Realizzato un separatore ultrasottile a base di lignina in grado di prevenire i cortocircuiti interni, mitigando la fuga termica e influenzando positivamente le prestazioni delle batterie a ioni di litio
Come rendere le batterie al litio ancora più sicure e durature? Facendosi dare una mano da Madre Natura. Succede negli Stati Uniti, dove un gruppo di ricercatori dell’Università statale del Michigan ha impiegato il legno al posto di un polimero plastico di origine fossile, per realizzare il separatore interno.
Cosa è il separatore interno delle batterie?
Il separatore costituisce un componente essenziale delle ricaricabili con elettrolita liquido. Si tratta di una membrana porosa posizionata tra l’anodo e il catodo con l’obiettivo di isolare fisicamente i due elettrodi. Evitando in questo modo che si verifichino cortocircuiti in grado di portare la batteria al surriscaldamento. Nello stesso tempo, però, è permeabile agli ioni.
I separatori commerciali sono generalmente realizzati in polietilene e polipropilene, materiali plastici termosensibili. A temperature prossime ai 100 °C mostrano, infatti, un elevato effetto di ritiro termico. Non solo. Queste poliolefine mostrano una scarsa bagnabilità; in altre parole l’elettrolita non si “spande” bene sulla loro superficie e non penetra facilmente nei pori.
È qui che si inserisce la ricerca della Michigan State University.
Batterie al litio più sicure grazie alla lignina
Gli scienziati hanno scoperto che un materiale naturale presente nel legno può migliorare e rendere le batterie al litio più sicure, prolungandone al contempo la durata. Nel dettaglio il professore Chengcheng Fang e il professore Mojgan Nejad hanno collaborato per trasformare la lignina in un separatore spesso solo 25 micrometri. Una volta messo alla prova, il nuovo componente ha mostrato di rimanere stabile, senza ridursi termicamente, fino a temperature di 300°C.
Non solo. La maggiore stabilità all’interno della batteria ha portato anche a un ciclo di vita più lungo, ovvero ad un numero maggiore di volte in cui la batteria può essere caricata e utilizzata. “Siamo rimasti sorpresi nel vedere che la pellicola di lignina ha anche migliorato il ciclo di vita della batteria”, ha affermato Fang. “Abbiamo incrementato il ciclo di vita della batteria del 60%“.
Esiste ancora un altro vantaggio: il gruppo ha realizzato i nuovi separatori in lignina utilizzando un metodo di lavorazione a secco a basso costo. Ciò ha permesso di produrre grandi quantità di pellicola, evitando l’uso di solventi nocivi comunemente utilizzati nella produzione tradizionale di separatori. La ricerca è stata pubblicata su Advanced Materials (testo in inglese).
