Come fantascienza insegna, ecco le batterie al litio elastiche

Scienza e fantascienza sono una delle coppie più longeve delle storia dell'umanità, ed è difficile - a livelli alti e accurati – capire dove si ponga la sottile linea che divide l'una dall'altra.

Di esempi di opere di fantascienza che hanno non solo ispirato – ma anche instradato – la moderna scienza ce ne sono tantissimi, e chiunque di noi potrebbe citarne almeno 3 o 4.

Fra questi, le batterie "elastiche" - o l'elastan con batteria incorporata, se volessimo vedere la questione dall’altro punto di vista – sono entrate nella mente degli scienziati da diversi anni, almeno 13, considerando che uno dei primi paper di ricerca, stilato dal MIT, "High-power lithium batteries from functionalized carbon-nanotube electrodes" è stato pubblicato nel 2010 sulla rivista Nature Nanotechnology.

Questi primi studi hanno indubbiamente buttato solide basi per le successive ricerche, fiorite soprattutto in questi ultimi anni, complice – come ricordiamo spesso, quando trattiamo questi argomenti – la scoperta di nuovi materiali - o, per essere più precisi, di polimeri - che superano le limitazioni incontrate precedentemente.

Fra queste:

• "Flexible and stable high-energy lithium-sulfur full batteries with only 100% oversized lithium" (del 2018 su Nature Comunications) su una batteria litio-zolfo in tessuto elastico messo a punto dall'Università politecnica di Hong Kong;
• "Washable and Stretchable Zn–MnO2 Rechargeable Cell" (del 2021 su Advamced Energy Materials) dell'Università del British Columbia che ha studiato, progettato e costruito una batteria non solo elastica e resistente, ma addirittura lavabile in lavatrice;
• "Liquid metal-based soft, hermetic, and wireless-communicable seals for stretchable systems" (2023, su Science), una ricerca del Dickey Group [lo spin-off della North Carolina State University che studia e sviluppa nuovi materiali] per la creazione di guaine elastiche e protettive a base metallica, per supportare la trasmissione wireless dell'energia;
• "Tissue-Matchable and Implantable Batteries Toward Biomedical Applications" (2023, su SmallMethods), ricerca congiunta fra l'Institute of Flexible Electronics and Research and Development Institute of Northwestern Polytechnical University (Shenzhen) e la Northwestern Polytechnical University per lo sviluppo di batterie nel campo bio-medico

L'ultima scoperta in merito al futuro di tessuti e batterie (pubblicata col titolo "Stretchable fabric-based lithium-ion battery" su Extreme Mechanics Letters - ScienceDirect)) è quella della professoressa di ingegneria meccanica Haleh Ardebili, incentrata su un sistema di accumulo al litio leggerissimo e in tessuto elastico, in grado di mantenere inalterata la sua densità energetica anche se sottoposto a importanti azioni meccaniche di stiramento, allungamento e deformazione.

"Come grande fan della fantascienza, ho spesso immaginato un 'futuro fantascientifico' in cui i nostri vestiti fossero intelligenti, interattivi e potenti", ha affermato Ardebili. "Sembrava naturale, quindi, compiere il passo successivo per creare e integrare batterie elastiche con dispositivi 'strecciabili' e abbigliamento".

Chiave di volta nel lavoro di Ardebili e colleghi è stata l'utilizzo di un tessuto conduttivo in argento, quale struttura base e collettore di corrente.

"Il tessuto d'argento intrecciato è l'ideale perché si deforma o si allunga meccanicamente e fornisce ancora percorsi di conduzione elettrica necessari affinché l'elettrodo della batteria funzioni bene", ha spiegato la scienziata.

La cella realizzata ha un catodo LiCoO2 e tessuto d’argento, un anodo in grafite e un elettrolita polimerico solido in poli(ossido di etilene) e può essere tirata e/o allungata del 15% senza subire danni di alcun tipo.

Il team è molto fiducioso riguardo ai futuri sviluppi del loro prototipo, magari in vista di missioni spaziali, dove potrebbe essere agevolmente integrato nelle tute degli astronauti, ma non solo.
Anche nei tessuti high-tech di nuova generazione, queste batterie potrebbero indubbiamente trovare applicazione:

"La redditività commerciale dipende da molti fattori, come l'aumento della producibilità del prodotto e il costo", ha affermato la ricercatrice. "Stiamo lavorando verso questi obiettivi mentre ottimizziamo e miglioriamo la nostra batteria elastica".