Dal MIT un nuovo elettrolita solido auto-assemblante, la chiave per batterie più facili da riciclare

La ricerca nel campo delle batterie non è mai stata così attiva, ed ovviamente il principale catalizzatore sono le auto elettriche. Una nuova scoperta arriva dal MIT, Massachusetts Institute of Technology, dove i ricercatori hanno scoperto un nuovo materiale che potrebbe essere la chiave per batterie con maggiore capacità, ma anche più facili da riciclare a fine vita.

Lo studio, pubblicato su Nature Chemistry, prende in esame la classe di molecole note come anfifili aramidici (AA), che hanno la particolare proprietà di auto-assemblarsi in acqua. Il team ha progettato questi AA con una modifica per fargli contenere anche polietilenglicole (PEG), in grado di condurre gli ioni di litio, a un'estremità di ciascuna molecola.

Quando queste molecole vengono esposte all'acqua, formano spontaneamente dei nanonastri che imitano la robustezza del Kevlar, attraverso stretti legami a idrogeno. Si crea dunque una struttura meccanicamente stabile, in grado di condurre gli ioni attraverso la sua superficie.

Il passo successivo è pressare a caldo milioni di nanonastri, fino a formare un materiale allo stato solido, da utilizzare come elettrolita in appunto batterie allo stato solido, che notoriamente possono avere una maggiore densità energetica, e maggiore sicurezza, per l'assenza di materiale infiammabile liquido.

A questo punto, immaginando il fine vita di una classica batteria, con i due elettrodi tenuti insieme da questo nuovo materiale solido, entra in gioco l'importante novità che semplifica il riciclo. Immergendo la cella in solventi organici, l'elettrolita solido si dissolve in pochi minuti, separando quindi ogni componente, che può essere facilmente recuperato.

Il primo autore dell'articolo, il Dr. Yukio Cho, spiega: "Il nostro approccio consiste nel partire da materiali facilmente riciclabili e capire come renderli compatibili con le batterie. Progettare batterie riciclabili fin dall'inizio è un approccio nuovo. La cosa entusiasmante è che possiamo produrre questo materiale su larga scala grazie al suo comportamento di autoassemblaggio. L'elettrolita tiene insieme i due elettrodi della batteria e fornisce i percorsi agli ioni di litio, quindi, quando si desidera riciclare la batteria, l'intero strato di elettrolita può staccarsi naturalmente e si possono riciclare gli elettrodi separatamente".

Ovviamente il team del MIT non ha la presunzione di credere di aver risolto tutti i problemi delle batterie. Il lavoro proseguirà con studi di integrazione con processi produttivi odierni, per convincere i costruttori ad abbracciare un approccio diverso nella progettazione, pensando già alla fase successiva, quella di fine vita.