Le recenti ricerche condotte da un team dell’Università di Stanford hanno svelato una delle cause principali della riduzione della capacità delle batterie ricaricabili, come quelle comunemente utilizzate in smartphone e laptop. Il fenomeno è legato all’accumulo di molecole di idrogeno nei centri di carica delle batterie, un processo che interferisce negativamente con la capacità degli ioni di litio di trasportare efficacemente la carica.
Le batterie agli ioni di litio, pilastro dell’elettronica moderna, si basano su due elettrodi: l’anodo e il catodo, tra i quali si trova un elettrolita che consente il movimento degli ioni. Quando gli ioni si spostano dall’anodo al catodo, viene generata una reazione chimica che produce elettroni, responsabili della generazione della carica elettrica. Tuttavia, come rilevato dallo studio guidato da Gang Wan, fisico e chimico presso Stanford, oltre agli ioni di litio, anche protoni ed elettroni presenti nell’elettrolita si accumulano nel catodo, ostacolando la conduzione della carica da parte degli ioni di litio e portando così a una progressiva erosione della capacità della batteria.
Per approfondire la comprensione di questo fenomeno, Wan ha utilizzato il deuterio, un isotopo dell’idrogeno, per sostituire l’idrogeno all’interno delle batterie. Il deuterio, composto da un neutrone in aggiunta al protone, ha facilitato il tracciamento del processo grazie a tecniche avanzate come la spettrometria di massa e l’imaging a raggi X. I risultati hanno confermato che l’accumulo di idrogeno rappresenta un fattore chiave nel deterioramento della carica delle batterie agli ioni di litio.
Queste scoperte non solo aprono nuove prospettive per il miglioramento delle prestazioni delle batterie, ma pongono anche interrogativi per i progettisti sui materiali e sulle strategie attuali nella produzione dei catodi. Sembra infatti che, nel tentativo di potenziare le batterie, sia aumentata involontariamente la probabilità di accumulo di idrogeno, compromettendo così la vita utile dei dispositivi.
Saranno necessari ulteriori studi su varie tipologie di batteria per determinare quanto sia diffuso questo fenomeno. Se confermato su vasta scala, potrebbe portare allo sviluppo di nuove tecnologie capaci non solo di prolungare significativamente la durata delle batterie, ma anche di ridurre l’impatto ambientale legato all’estrazione dei materiali impiegati nella loro produzione.
La ricerca, che rappresenta un passo avanti nel campo delle batterie ricaricabili, è stata pubblicata sulla rivista Science.