Polvere di nanodiamanti per inibire il surriscaldamento delle batterie litio-ione

Una delle cause alla base dei problemi di surriscaldamento, infiammabilità ed esplosione delle batterie litio-ione è la formazione dei dendriti all'interno dell'elettrolita: si tratta di piccoli frammenti filamentosi di litio che possono accumularsi in maniera problematica e dare luogo a cortocircuiti e sfociare, appunto, in conseguenze potenzialmente catastrofiche.

Una possibile soluzione potrebbe venire dalla polvere di nanodiamanti, che contrariamente a quanto si possa immaginare, risulta semplice ed economica da produrre. L'idea viene da Yuri Gogotsi, specialista dei materiali per la Drexel University, che ha individuato come una concentrazione inferiore all'1% nell'elettrolita della batteria aiuta a prevenire la formazione dei dendriti, riducendo sensibilmente la probabilità che si verifichi un malfunzionamento o un incidente.

La polvere di nanodiamanti può essere ottenuta facilmente ed in maniera economica da materiali di scarto, come ad esempio gli esplosivi scaduti che sono tra l'altro difficili da smaltire. Facendo detonare gli esplosivi in ua camera chiusa e confinata, si crea una pressione elevatissima che da luogo ad una polvere composta al 50% da cristalli di diamante delle dimensioni di circa 5 nanometri. Gogotsi specifica di non aver creato il processo di realizzazione della polvere di nanodiamanti, che in realtà è stata messa a punto da tre laboratori russi.

Per evitare la formazione dei dendriti nelle batterie litio-ione di oggi non viene fatto uso di un elettrodo puramente metallico, ma composto da grafite e litio. Sebbene la grafite aiuti a contenere la crescita di dendriti, questi elettrodi stoccano 1/10 circa dell'energia rispetto a quanto sarebbe possibile con un elettrodo di puro litio. I nanodiamanti vanno invece a ricoprire l'elettrodo con una pellicola sottilissima che permette agli altri materiali dell'elettrolita di depositarsi in maniera molto più uniforme ed evitare così la crescita dei dendriti. Negli esperimenti condotti per valutare l'efficacia del metodo è stato possibile sopprimere completamente la formazione di dendriti durante 100 cicli di carica e scarica della durata complessiva di oltre 200 ore.