Quanto sarebbe bello se le batterie, quei blocchi rigidi e ingombranti che occupano la maggior parte dei nostri dispositivi, potessero adattarsi a qualsiasi forma? Non è fantascienza, ma la concreta realtà presentata dai ricercatori dell’Università di Linköping. La loro batteria fluida, con la consistenza del dentifricio e stampabile in 3D, segna l’inizio di una nuova era per l’elettronica.
Si stima che entro dieci anni avremo oltre mille miliardi di dispositivi connessi: dai classici smartphone e orologi intelligenti fino a dispositivi medici indossabili come pompe per insulina, pacemaker e sensori di monitoraggio della salute. E questo senza contare la robotica morbida, gli e-textile e gli impianti neurali. Per tutti questi gadget, una batteria fluida che può prendere qualsiasi forma non è solo comoda: è necessaria. La rigidità energetica, lo sappiamo, è sempre stata il limite invisibile del design tecnologico.
Una “pasta” elettrica che fa la differenza
“La consistenza è un po’ come quella del dentifricio. Il materiale può, per esempio, essere usato in una stampante 3D per modellare la batteria come si desidera. Questo apre a un nuovo tipo di tecnologia,” spiega Aiman Rahmanudin, professore assistente all’Università di Linköping. C’è qualcosa di poetico in questa descrizione: l’energia che diventa fluida, che si adatta invece di imporre la propria forma.
Le batterie sono attualmente il componente più grande di tutti i dispositivi elettronici. Oggi sono solide e piuttosto ingombranti. Il problema è sempre stato lo stesso: maggiore è la capacità della batteria, più spessi devono essere gli elettrodi e quindi maggiore è la rigidità. Un circolo vizioso che sembrava impossibile da spezzare, fino ad ora.
Ma con una batteria morbida e adattabile, non ci sono limiti di design. Può essere integrata nell’elettronica in modo completamente diverso e adattata all’utente. Non esagero se dico che potrebbe cambiare radicalmente come interagiamo con la tecnologia quotidiana.
Batteria fluida: sostenibilità e flessibilità insieme
I tentativi precedenti di produrre batterie morbide ed elastiche si sono basati su diversi tipi di funzioni meccaniche, come materiali compositi in gomma che possono essere allungati o connessioni che scorrono l’una sull’altra. Ma queste soluzioni non affrontavano il cuore del problema: più materiale attivo significa elettrodi più spessi e quindi maggiore rigidità.
“Qui abbiamo risolto quel problema, e siamo i primi a dimostrare che la capacità è indipendente dalla rigidità,” afferma Rahmanudin.
Gli elettrodi fluidi sono stati testati in passato, ma senza grande successo. A quel tempo venivano utilizzati metalli liquidi come il gallio, che però può funzionare solo come anodo e rischia di solidificarsi durante la carica e la scarica, perdendo la sua natura fluida. Inoltre, molte delle batterie estensibili realizzate in precedenza utilizzavano materiali rari con un grande impatto ambientale durante l’estrazione e la lavorazione.
Il futuro delle batterie flessibili
I ricercatori hanno invece basato la loro batteria morbida su plastiche conduttive (polimeri coniugati) e lignina, un sottoprodotto della produzione della carta. La batteria può essere ricaricata e scaricata per oltre 500 volte mantenendo le sue prestazioni. Può anche essere allungata fino al doppio della lunghezza e funzionare altrettanto bene.
“Poiché i materiali nella batteria sono polimeri coniugati e lignina, le materie prime sono abbondanti. Riutilizzando un sottoprodotto come la lignina in una merce di alto valore come il materiale della batteria, contribuiamo a un modello più circolare. Quindi è un’alternativa sostenibile,” spiega Mohsen Mohammadi, ricercatore post-dottorato al LOE e uno degli autori principali dell’articolo pubblicato su Science Advances.
La batteria fluida è ancora in fase sperimentale; attualmente fornisce 0,9 volt, ma i ricercatori stanno già lavorando per aumentare questa tensione utilizzando composti chimici diversi come zinco o manganese, due metalli comuni nella crosta terrestre.
Non vedo l’ora di spalmarmene una da qualche parte.
