Allarme antincendio per le batterie ricaricabili

Gli scienziati della Stanford University hanno realizzato una batteria agli ioni di litio che avverte in anticipo se c’è il rischio di un corto circuito. Le batterie ricaricabili sono largamente usate nell’elettronica di consumo e, qualche volta, diventano protagoniste di episodi di cronaca, ad esempio quando esplodono e distruggono interi appartamenti. La batteria smart sviluppata dai ricercatori potrebbe garantire in futuro la massima sicurezza durante l’uso normale.

«Il nostro obiettivo è creare un sistema di allarme che salva vite e proprietà», ha dichiarato Yi Cui, professore associato di ingegneria e scienza dei materiali a Stanford. «Il sistema può rilevare i problemi che si verificano durante la vita operativa di una batteria». La probabilità che ciò accada è una su un milione. Gli scienziati dell’università statunitense vogliono però azzerare totalmente il rischio, eliminando la causa principale, ovvero il corto circuito. Per comprendere la soluzione, bisogna partire dal funzionamento delle batterie ricaricabili.

Una batteria agli ioni di litio contiene due elettrodi, un anodo in carbonio e un catodo in ossido-metallo di litio, tra i quali è presente un separatore in polimero molto sottile. Se quest’ultimo si danneggia, nella batteria si innesca un corto circuito e la soluzione elettrolita che trasporta gli ioni di litio prende fuoco. Il separatore è poroso, in modo tale da consentire il passaggio degli ioni tra gli elettrodi durante la carica e la scarica. Difetti di fabbricazione o sovraccarica provocano la formazione di dendriti sull’anodo che attraversano il separatore, raggiungono il catodo e causano il corto circuito.

I ricercatori della Stanford University hanno applicato uno strato nanometrico di rame su un lato del separatore, creando quindi un terzo elettrodo. Questo strato funziona come un sensore, misurando il valore di tensione tra anodo e separatore. Quando i dendriti raggiungono il rivestimento in rame, la tensione scende a zero. La batteria deve quindi essere sostituita. Uno smartphone potrebbe, ad esempio, visualizzare una notifica o emettere un suono per segnale in anticipo il problema. La smart battery può essere usata anche nelle auto elettriche e negli aerei.