Quando si surriscaldano, le batterie agli ioni di litio tendono a prendere fuoco o addirittura ad esplodere. Eppure sono utilizzate per alimentare qualsiasi cosa, dagli smartwatch ai veicoli elettrici, grazie alle grandi quantità di energia che possono immagazzinare in piccoli spazi.
Un recente documento di ricerca pubblicato su Nano Letters dell’American Chemical Society offre una possibile soluzione con una nuova tecnologia in grado di raffreddare rapidamente una batteria agli ioni di litio, spegnendola quando fa troppo caldo.
La chimica che si trova in molte batterie è essenzialmente la stessa: gli elettroni vengono trasportati attraverso un dispositivo elettronico in un circuito da un elettrodo all’altro della batteria. Ma in una cella agli ioni di litio, il liquido elettrolitico che separa questi elettrodi può evaporare quando si surriscalda, causando un cortocircuito.
In alcuni casi, il cortocircuito può portare a un’instabilità termica, un processo in cui una cella si riscalda in modo incontrollabile. Quando più celle agli ioni di litio sono collegate tra loro, come nei veicoli elettrici, la dispersione termica può diffondersi da un’unità all’altra, provocando un incendio molto grande.
Per evitare ciò, alcune batterie ora hanno caratteristiche di sicurezza, come prese d’aria esterne, sensori di temperatura o elettroliti ignifughi. Ma queste misure spesso si attivano troppo tardi o danneggiano le prestazioni.
Ecco come funziona questa nuova tecnologia
Quindi, Yapei Wang, Kai Liu e i colleghi delle università Tsinghua e Renmin di Pechino, in Cina, hanno voluto creare una batteria agli ioni di litio che potesse spegnersi rapidamente, ma anche funzionare altrettanto bene rispetto alle tecnologie esistenti.
I ricercatori hanno utilizzato un polimero a memoria di forma termosensibile ricoperto da uno spray conduttivo di rame per creare un materiale che trasmetterebbe elettroni per la maggior parte del tempo, ma passerebbe ad essere un isolante se riscaldato eccessivamente.
A circa 197 ° F, appare un modello 3D microscopico programmato nel polimero, che rompe lo strato di rame e interrompe il flusso di elettroni. Questo spegne permanentemente la cella ma previene un potenziale incendio.
A questa temperatura, tuttavia, le celle tradizionali continuano a funzionare, mettendole a rischio di fuga termica se tornano a riscaldarsi. A temperature di esercizio regolari, la batteria con il nuovo polimero ha mantenuto un’elevata conduttività, una bassa resistività e una durata del ciclo simile a quella di una cella della batteria tradizionale. I ricercatori affermano che questa tecnologia potrebbe rendere le batterie agli ioni di litio più sicure senza dover sacrificare le loro prestazioni.
