Le batterie ricaricabili sono fondamentali per il funzionamento dei nostri dispositivi elettronici moderni, ma purtroppo hanno una durata limitata. Un recente studio condotto dall’Università di Stanford ha individuato la causa di questo problema.
All’interno di una batteria al litio, essenziale per laptop, tablet e smartphone, si trovano due elettrodi che immagazzinano ioni di litio: un anodo carico positivamente e un catodo carico negativamente. L’elettrolita presente nella batteria permette agli ioni di muoversi dall’anodo al catodo, avviando così una serie di reazioni chimiche che generano elettroni responsabili della carica.
Tuttavia, secondo la ricerca condotta dal team di Stanford, insieme agli ioni di litio si spostano verso il catodo anche protoni di idrogeno ed elettroni che si staccano dalle molecole dell’elettrolita. Questi elementi si accumulano sul catodo, compromettendo la capacità degli ioni di litio di condurre la carica in modo efficiente e causando un progressivo deterioramento della potenza immagazzinata dalla batteria nel tempo.
Il fisico e chimico Gang Wan, coinvolto nello studio, ha sottolineato che l’idrogeno, essendo un elemento molto piccolo e diffuso, è difficile da tracciare. Per comprendere il suo ruolo nelle batterie scariche, il team ha utilizzato il deuterio, un isotopo dell’idrogeno contenente un neutrone e un protone in più rispetto all’idrogeno standard.
Attraverso l’utilizzo della spettrometria di massa e dell’imaging a raggi X, i ricercatori hanno potuto monitorare il movimento del deuterio all’interno della batteria, dimostrando così che l’idrogeno svolge un ruolo chiave nel deterioramento della carica della batteria nel tempo.
Questo studio non solo offre spunti per migliorare le batterie, focalizzandosi sui processi chimici indesiderati che generano idrogeno, ma solleva anche importanti questioni per i progettisti di batterie. Infatti, potenzialmente, nel tentativo di sviluppare batterie più potenti, potrebbero involontariamente aumentare la propensione dei catodi ad attrarre idrogeno libero, con conseguente riduzione della durata delle batterie.
Sarà necessario condurre ulteriori ricerche su diverse tipologie di batterie per valutare l’entità del problema dell’idrogeno perdente e individuare soluzioni che possano portare a batterie più durevoli. Migliorare la durata delle batterie non solo ridurrebbe la frequenza con cui dobbiamo sostituire i nostri dispositivi, ma avrebbe anche un impatto positivo sull’ambiente, riducendo la necessità di estrarre gli elementi utilizzati per alimentare le batterie.
Lo studio condotto dall’Università di Stanford è stato pubblicato su Science, aprendo così nuove prospettive per il settore delle batterie ricaricabili e per la sostenibilità ambientale.
Links:
