Le nanobatterie non esploderanno

Da Israele l'ultima novità in fatto di accumulatori energetici avanzati: microscopiche, accorpabili e iper-sicure, sono le batterie che saranno sul mercato nel giro di un paio d'anni

Roma – Batterie esplosive addio: scienziati dell’Università di Tel Aviv hanno sviluppato un nuovo tipo di tecnologia per gli accumulatori energetici, sfruttando i mezzi messi a disposizione dalle moderne nanotecnologie . Le nanobatterie sono minuscole, potenti e soprattutto estremamente sicure .

I dispositivi sono il risultato di una ricerca iniziata quattro anni fa, e si basano su un principio di funzionamento affatto diverso rispetto a quelle tradizionali. Sfruttano le proprietà chimico-fisiche degli ioni di Litio ma sono realizzate partendo da un substrato di silicio o di vetro con il quale i ricercatori hanno creato una matrice di microscopici forellini , ognuno dal diametro di 50 micron (milionesimo di metro) e dalla profondità di 500 micron.

Ciascuno di questi “micropozzi” funziona da accumulatore di energia indipendente , con la capacità di restituire in uscita una potenza di circa 10 microWatt. Accorpando diversi micropozzi su una matrice variamente estesa è possibile incrementare la potenza erogata, arrivando ai 150-200 milliWatt di una nanobatteria di 1 centimetro quadrato.

Abbiamo detto quadrato, in realtà il minuscolo accumulatore viene definito “3D” perché, al contrario delle tradizionali batterie agli ioni di litio (come ad esempio quelle presenti nei PC portatili), lo sviluppo delle nanobatterie supera il tradizionale vincolo dell’aumento dello spazio planare in due dimensioni , tipicamente necessario per aumentare i materiali attivi e quindi la portata energetica dei dispositivi.

Rendimento a parte, il vero asso nella manica è l’estrema sicurezza rispetto ai sistemi di stoccaggio tradizionali: ogni nanobatteria è composta da migliaia di piccole microbatterie incapsulate sulla stessa matrice silicica, e anche nell’ipotesi in cui una di queste unità fosse colpita da un corto circuito e smettesse di funzionare, i micropozzi rimanenti continuerebbero a erogare energia , permettendo il mantenimento della piena operatività all’accumulatore con la sola perdita di una minuscola quantità di potenza. Un corto circuito nelle attuali batterie Li-Ion può portare invece ad una perdita di potenza vistosa, al completo malfunzionamento o addirittura a fenomeni esplosivi con tanto di fiamme.

Una tecnologia estremamente promettente quella sviluppata a Tel Aviv, che ha già un buon numero di possibili applicazioni pratiche prima ancora di divenire pienamente matura e commerciabile. Tra i campi di utilizzo in cui il nanoaccumulatore si rivelerebbe più adatto vi sono:

Chip RFID : caratteristica propria dei discussi microprocessori per il controllo e l’identificazione in radiofrequenza è la loro quasi totale invisibilità rispetto all’oggetto o al dispositivo che li assimila; le nanobatterie potrebbero essere ad esempio usate con gli RFID attivi , pensati per un tracciamento più efficiente con una portata di dozzine o centinaia di metri.

Dispositivi MEMS : le tecnologie di tipo MEMS , Microelectromechanical Systems (sovente assimilate a quegli strumenti costruiti con l’impiego della nanotecnologia vera e propria definiti NEMS ), comprendono una serie di apparati ad alta sofisticazione impiegati nell’industria medica e farmaceutica, nell’industria automobilistica, nelle stampanti e in vari tipi di sensori. Grazie alla struttura tridimensionale delle nanobatterie, queste si rivelerebbero fino a 20-30 volte più efficienti rispetto a quelle tradizionali planari. Sono dispositivi di classe MEMS/NEMS anche quelli impiegati nel “pulviscolo intelligente”, il network ambientale di microsistemi elettronici avanzati che il Pentagono definisce “la tecnologia strategica dei prossimi anni”.

Apparati consumer . In futuro si prospetta l’introduzione delle nanobatterie anche nei dispositivi tipicamente consumer come portatili, smartphone e fotocamere, con tutti i vantaggi di dimensioni e sicurezza che ne deriverebbero.

Allo stato attuale di sviluppo, i ricercatori hanno pronto un prototipo di nanobatteria a forma di piccola moneta, con il processo di confezionamento dei microaccumulatori ancora in via di perfezionamento. I ricercatori stimano di farle arrivare sul mercato entro 2-4 anni , e già sono in contatto con potenziali partner commerciali che stanno investendo nel loro studio.

Per maggiori informazioni sulle nanobatterie 3D si veda anche l’approfondimento sul portale The Future of Things , che comprende una breve storia tecnologica delle batterie e un’intervista a due dei membri del team responsabile del progetto.

Alfonso Maruccia

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