Nuova tecnologia per ridurre il tempo di ricarica delle batterie

Uno degli inconvenienti più fastidiosi di molti apparecchi elettronici funzionanti a batterie
è il tempo di ricarica di queste ultime e senza dubbio questo rappresenta uno dei maggiori
ostacoli per la diffusione su larga scala dei veicoli elettrici: un gruppo di ricercatori dell’Università
del Mississippi sta sviluppando un nuovo metodo di ricarica delle batterie al litio che ne ridurrebbe
drasticamente il tempo necessario alla ricarica completa.



Stando alle parole di Abou Hamad la nuova tecnica di ricarica potrebbe portare miglioramenti
davvero apprezzabili in termini temporali. Sostanzialmente la tecnica consiste nell’applicare
un campo elettrico oscillante all’anodo di una batteria al litio.
Vediamo più nel dettaglio quali sono potenzialmente i vantaggi di questa nuova metodologia.
Facciamo prima di tutto un passo indietro. L’elettrodo negativo della batteria (anodo) è costituito
da graffite, ovvero da strati di questo materiale, immerso in un elettrolita di molecole di carbonato
di propilene ed etilene in cui sono presenti sali di litio, come l’esafluorofosfato.
Durante la ricarica, il litio, sotto la forza di un campo elettrico, si trasferisce sotto forma ionica
sull'elettrodo negativo (attraverso l’intercalazione, ovvero il superamento di una barriera di potenziale).
Il processo avviene in modo opposto durante l'utilizzazione della batteria.
Il team dell’Università del Mississippi ha studiato le forze che agiscono su di essi e ne ha creato
un modello al computer. Si tratta nello specifico di un modello costituito da 160 atomi di carbonio,
una pila di 4 fogli di grafene, 69 carbonati di propilene e 87 di etilene e infine
2 ioni esafluorofosfato e 10 ioni di litio.

Applicando dunque un campo elettrico è stato osservato il rate limiting step è il processo di intercalazione:
quello che gli studiosi hanno posto in evidenza è un metodo relativamente semplice per superare questa barriera.

Lo stratagemma consiste in sostanza nel sovrapporre un campo elettrico oscillante per aiutare gli ioni
al superamento della barriera. Ma c’è di più: il team di ricerca ha infatti dedotto dall’esperimento che esisterebbe
una relazione esponenziale tra il tempo di intercalazione e l’ampiezza del campo oscillante.
Ne consegue che un piccolo incremento dell’ampiezza del campo può portare ad un aumento notevole della
velocità del processo di intercalazione. Da questa prospettiva emerge che questo metodo alternativo di ricarica
avrebbe la potenzialità di ridurre notevolmente i tempi di ricarica di una batteria agli ioni di litio.
Si tratta per il momento di risultati empirici che tuttavia non dovrebbero essere particolarmente difficili da
dimostrare anche con delle batteria reali ma ciò non significa che nell’immediato futuro vedremo veicoli elettrici
con tempi di ricarica di pochi minuti.

Del resto la performance di una batteria dipende da una serie eterogenea di fattori che vanno
considerati congiuntamente. Qualora quindi si dimostrasse che effettivamente l’applicazione di tale campo oscillante
sia in grado di ridurre i tempi di ricarica le ditte fabbricanti dovrebbero in ogni caso valutarne gli effetti su altri parametri
legati alle performance come ad esempio il tempo di durata della batteria dopo la ricarica.
Ma la ricerca introduce un approccio interessante e senza dubbio da approfondire.

(da L'elettronica Open Source)