Tratto dallo speciale:

Batterie ecologiche e superpotenti per cellulari e portatili

di Alessia Valentini

scritto il

Entro pochi anni dovrebbero approdare sul mercato le prime superbatterie veloci ed ecocompatibili: sicure, ecologiche, a basso costo, a ricarica rapida e ad alta resa

Presso i laboratori del M.I.T. di Boston sono in corso studi avanzati per l’implementazione di nuove batterie capaci di ricaricarsi in 20 secondi contro i normali 6 minuti. Dovrebbero diventare operative entro tre anni, su apparecchi di uso comune quali telefonini e pc portatili, ma anche auto elettriche. Un cellulare potrà essere ricaricato in circa 10 secondi mentre basteranno 5 minuti per la ricarica completa di un ‘ auto elettrica.

Batterie super-potenti

Le batterie litio-rivestite sono anche ad alto rendimento e potranno fornire più energia perché il nuovo rivestimento aumenta la densità di potenza mantenendo la stessa capacità di memoria.

L’innovazione è costituita dallo sviluppo di un materiale di superficie reingegnerizzato: gli ioni di litio del nuovo rivestimento trasportano elettricità spostandosi più rapidamente perchè allineati con tunnel accessibili dalla superficie della batteria stessa.

In Italia, il gruppo di ricerca costituito da Istituto ISM-CNR (dr. C. Bellitto), Università Sapienza di Roma (Prof. M. Pasquali) ed ENEA-Casaccia (dr. P.P. Prosini) ha dato vita al procedimento di sintesi di un materiale catodico per batterie litio-ione, il LiFePO4, che permette di ottenere un composito LiFePO4/C dalle eccellenti prestazioni elettrochimiche, che lo rendono un promettente candidato per la costruzione di catodi per batterie litio-ione.

Le caratteristiche innovative del LiFePO4, che lo rendono uno dei materiali catodici al momento più studiati, sono il basso livello inquinante verso l’Ambiente, il basso costo e la stabilità elettrica. Inoltre, è meno ossidante verso l’elettrolita e il dispositivo finito risulta più sicuro.

In Europa, anche la Francia è impegnata su questo fronte, in prima linea nella ricerca con un network di 8 laboratori (Amiens, Bordeaux, Nantes, Pau, Montpellier, Tours, Marsiglia e Tolosa) al lavoro sulle batterie efficienti per auto elettriche.

Batterie ecologiche

Presso il MIT sono in via di sperimentazione anche batterie eco-sostenibili, oltre che iper-veloci: Angela Belcher e il suo team hanno trovato un modo di generare elettricità partendo da virus batteriofagi, innocui per l’uomo ma in grado di essere utilizzati per costruire cariche positive e negative nelle batterie a ioni di litio. E già si guarda al prossimo passo: lo sfruttamento di materiali che hanno maggiore capacità di tensione quali manganese fosfato e nichel. La conduzione delle cariche attraverso la batteria risulta particolarmente efficace e rapida. Inoltre, la batteria può essere caricata e scaricata anche 100 volte senza perdere in capacità.

Impatto ambientale pari a zero è invece l’obiettivo del Nokia Research Centre di Cambridge dove sono stati condotti esperimenti per ricaricare il cellulare mediante onde radio piuttosto che attraverso i comuni cavi elettrici. Finora la potenza raggiunta è stata di 3,5 milliwatt, inferiore ai 50 milliwatt necessari. Se si riuscisse nell’intento i benefici per gli utenti finali sarebbero davvero notevoli: addio per sempre caricabatterie!

Risultati concreti, invece, sono quelli raggiunti in Giappone da Brother Industries: è stata messa a punto una tecnologia di ricarica per pile stilo e ministilo tramite energia cinetica: le vibrazioni provenienti dal movimento dell’utente – attraverso l’uso di un generatore a induzione elettromagnetica e un condensatore a doppio strato integrato – trasmettono energia alle batterie ricaricandole. La potenza fornita va da Mw a 180 Mw, sufficiente a caricare apparecchi a basso consumo, ad esempio un telecomando.

Le applicazioni di questi sistemi auto-alimentanti possono essere diversi ed uno dei più appetibili riguarda il settore sanitario in cui sono stati già implementati prototipi di generatore che sfruttano le vibrazioni delle arterie coronariche per ricaricare le batterie di un pacemaker.

Un’altra applicazione sperimentale riguarda lo sfruttamento dello scalpiccio degli utenti su un pavimento, realizzato nella metropolitana londinese: un sistema idraulico sotto i pavimenti delle stazioni trasformerà le vibrazioni in energia elettrica per l’illuminazione.

I Video di PMI

Guida agli Eco-incentivi auto e moto 2020