Gli scienziati che studiano una chimica sperimentale per le batterie hanno realizzato un dispositivo flessibile che, secondo loro, offre una densità di energia fino a 10 volte quella delle attuali soluzioni agli ioni di litio, rendendolo ideale per una serie di applicazioni. La tecnica consente anche una produzione più semplice di batterie flessibili, e, secondo i ricercatori, il dispositivo risultante può adattarsi ai dispositivi elettronici, piuttosto che il contrario.

Il lavoro è stato svolto da scienziati dell'Università della California e si concentra su un tipo di chimica delle batterie noto come zinco-ossido d'argento. Questo è stato a lungo immaginato come una promettente alternativa ai progetti agli ioni di litio, grazie alla sua maggiore densità energetica e sicurezza, ma alcuni ostacoli si sono sempre frapposti all'adozione diffusa, tra cui un'instabilità che porta a un ciclo di vita limitato. Il team dell'Università della California a San Diego ha affrontato questo problema incorporando un nuovo materiale catodico dell'azienda californiana ZPower, un fornitore di lunga data di batterie che incorporano argento e zinco. Questo catodo utilizza un rivestimento di ossido di piombo per migliorare la stabilità elettrochimica e la conduttività della batteria, oltre a ridurre la sua impedenza, che è la resistenza della batteria a una corrente alternativa.

Armati di questo nuovo catodo, i ricercatori hanno deciso di fare qualcosa che non era mai stato fatto prima, ovvero la serigrafia di una batteria all'ossido d'argento-zinco. Sebbene sia la soluzione ideale per la maggior parte delle batterie flessibili commerciali, queste devono essere messe insieme in condizioni sterili sotto vuoto per contrastare l'instabilità chimica e l'elevata ossidazione.

Attraverso la sperimentazione, il team ha escogitato una formulazione di inchiostro che secondo loro rende possibile la stampa di queste batterie. Strato per strato, i collettori di corrente della batteria, l'anodo di zinco, il nuovo catodo e i separatori sono serigrafati su un film polimerico chimicamente stabile, che ha un alto punto di fusione di circa 200°C.

Il risultato è una batteria flessibile ed estensibile con una capacità areale di 50 milliampere per centimetro quadrato, che secondo il team è da 10 alle 20 volte maggiore di quella di una tipica batteria agli ioni di litio. Il team afferma che il dispositivo può fornire da cinque a 10 volte più potenza di una tipica batteria agli ioni di litio delle stesse dimensioni. "Questo tipo di capacità areale non è mai stata ottenuta prima", afferma Lu Yin, uno dei primi autori del documento. "E il nostro metodo di produzione è accessibile e ancora migliorabile".

Il team ha dimostrato il potenziale della batteria utilizzandola per alimentare un display flessibile. Qui ha superato le prestazioni delle batterie a bottone al litio ed è stata in grado di essere ricaricata ben 80 volte senza alcun indizio significativo di perdita di capacità. I ricercatori immaginano che possa essere utilizzato nella robotica morbida, nei dispositivi indossabili e in altri dispositivi wireless, grazie alla natura flessibile che apre alcune interessanti possibilità.

"Le nostre batterie possono essere progettate attorno all'elettronica, invece dell'elettronica che deve essere progettata attorno alle batterie", afferma Lu Yin.

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Joule, e il video qui sotto fornisce una panoramica della ricerca.