In questo articolo Indice dei contenuti 3 sezioni
I nanodiamanti sono finiti al centro di un filone di ricerca che riguarda direttamente le batterie delle auto elettriche, e la cosa suona meno esotica di quanto sembri. Nessuno immagina gemme incastonate dentro una cella, sia chiaro. Si parla di particelle di carbonio con la stessa struttura cristallina del diamante, talmente minuscole che per misurarle servono i miliardesimi di metro. Ed è proprio a quella scala, invisibile a occhio nudo, che si sta provando a risolvere uno dei problemi più antichi dell’accumulo di energia. Dentro ogni cella il lavoro vero lo fanno gli ioni, che si spostano avanti e indietro durante la carica e la scarica. Quanto più si muovono liberamente, tanto più la batteria diventa efficiente e veloce a riempirsi. Il guaio è che molti materiali, in particolare quelli solidi, oppongono resistenza a quel passaggio. Da qui l’interesse per un additivo capace di aprire strade più larghe.
Numeri da laboratorio che fanno alzare il sopracciglio
Uno studio pubblicato quest’anno sulla rivista scientifica Ionics ha mostrato che aggiungendo nanodiamanti a determinati sali organici solidi la conducibilità ionica cresce di quattro o cinque ordini di grandezza. In parole povere, gli ioni si muovono da diecimila a centomila volte più facilmente rispetto al materiale di partenza. Un balzo di quel tipo spiega perché il tema abbia attirato l’attenzione di chi lavora sulla mobilità elettrica e sui supercapacitori, i dispositivi che immagazzinano e rilasciano energia in tempi brevissimi. Questo mese, poi, una review sul Journal of Energy Storage ha rimesso in fila anni di studi sull’impiego dei nanodiamanti nell’accumulo, inquadrando quei risultati in un contesto più ampio.
Tra i lavori più citati ci sono quelli di Stebnitskii e Mateyshina, che hanno provato l’effetto dei nanodiamanti su due sali organici, il tetraetilammonio e il tetrapropilammonio tetrafluoroborato. I picchi di conducibilità sono arrivati con concentrazioni pari rispettivamente al 50 e al 40% in volume. Un’altra ricerca degli stessi autori, stavolta sul tributilmetilammonio tetrafluoroborato, ha registrato il massimo tra 145 e 150 °C. Ed è qui che l’entusiasmo va calmierato, perché una batteria da automobile lavora in condizioni ben diverse. Per avere un senso su strada questi materiali dovrebbero rendere al meglio tra 20 e 40 °C, cioè alle temperature della guida di tutti i giorni. Spostare le prestazioni di laboratorio dentro quella finestra è la vera partita dei prossimi anni.
Elettroliti solidi, il terreno più promettente
Se esiste un ambito in cui i nanodiamanti hanno carte credibili, è quello degli elettroliti solidi. Si tratta dello strato che nelle celle di nuova generazione sostituisce il liquido infiammabile delle batterie tradizionali, abbassando il rischio di cortocircuiti e incendi. Aggiungere nanodiamanti potrebbe renderli insieme più stabili e più conduttivi, due caratteristiche che oggi spesso si ostacolano a vicenda.
La ricerca sul carbonio, intanto, va avanti su più fronti. A settembre la Chalmers University, ateneo svedese molto attivo sui materiali per l’energia, ha annunciato la sintesi del diamondiyne, un nuovo allotropo di carbonio poroso con nanopori programmabili. Prima di pensarlo come elettrodo, però, serve capire come si comportano gli ioni dentro quella struttura. E c’è un filone che sembra preso in prestito dalla fantascienza: agli ELI Beamlines hanno dimostrato che con impulsi laser ad altissima energia si può trasformare plastica di scarto in nanodiamanti ultrapuri. Per adesso è una dimostrazione di principio, pensata soprattutto per medicina, catalisi e nuovi materiali.
Sulle auto di serie non si vedranno a breve
La risposta onesta sulle tempistiche è che manca ancora tanto. Un report di mercato uscito a metà settembre colloca i nanodiamanti tra le tecnologie emergenti per batterie e supercapacitori, con proiezioni sui consumi fino al 2036, ma li classifica come soluzione in sviluppo. Nessun produttore ha annunciato linee dedicate su scala commerciale. Le roadmap dei grandi fornitori di celle, almeno nel breve periodo, guardano ad altro: LFP di nuova generazione, batterie allo stato solido, materiali come MXene e grafene. I nanodiamanti, oggi, vivono tra pubblicazioni scientifiche e analisi di mercato, come altre scommesse di lungo periodo, dallo storage criogenico con cristalli di vetro in giù.
Fonte: TecnoAndroid
