Batterie migliori con una struttura a foglia

Un team di ricercatori, formato da scienziati provenienti da Stati Uniti, Cina, Regno Unito e Belgio, ha sviluppato un materiale poroso che utilizza una struttura vascolare simile a quella presente nelle foglie. Questo materiale permette di realizzare batterie ricaricabili con migliori prestazioni, in quanto il trasferimento di energia durante le fasi di carica e scarica avviene in modo più efficiente. Viene inoltre ridotto lo stress al quale sono sottoposti gli elettrodi, incrementando quindi la durata della batteria.

Per ottenere il materiale ispirato ala biologia è stata simulata la legge di Murray che regola il trasferimento dei liquidi attraverso una rete di pori nei sistemi biologici, minimizzando il consumo di energia. Adattando la legge di Murray alla chimica, i ricercatori hanno ottenuto un materiale poroso che offre un’elevata efficienza. Utilizzando nanoparticelle di ossido di zinco e un processo basato sull’evaporazione, gli scienziati hanno realizzato una rete di pori a tre livelli con diametro via via crescente. Conoscendo con esattezza il rapporto dei diametri tra ogni livello è stato sviluppato un materiale sintetico che migliora le prestazioni della batteria ricaricabile.

I ricercatori hanno verificato che la capacità può essere incrementata fino a 25 volte rispetto alle batterie agli ioni di litio con elettrodi in grafene. Il materiale garantisce inoltre maggiore stabilità e tempi di carica/scarica inferiori. La “struttura a foglia” riduce anche lo stress degli elettrodi, quindi la batteria possiede una maggiore durata nel tempo.

La stessa tecnica può essere applicata per la fotocatalisi e per creare una struttura simile all’apparato respiratorio degli insetti che può essere utilizzata per la rilevazione del gas in maniera rapida e precisa.