I ricercatori dei Laboratori federali svizzeri per la scienza e la tecnologia dei materiali (Empa) hanno presentato una batteria completamente biodegradabile. La batteria è a base di cellulosa, gelatina, carbonio sotto forma di fuliggine e una serie di altre sostanze rispettose dell'ambiente. Tali batterie sono utili per l'elettronica medica monouso e i sensori di monitoraggio, che dopo lo smaltimento non danneggeranno la natura e la salute umana.
La tecnologia sviluppata dagli scienziati prevede la stampa strato per strato di una batteria (o supercondensatore, come preferiscono chiamarla gli sviluppatori) su una stampante 3D convenzionale. L'inchiostro e la sua composizione sono selezionati per garantire un'applicazione e una polimerizzazione uniformi del materiale con le proprietà appropriate: conduttività elettrica per gli elettrodi, conduttività ionica per l'elettrolita e resistenza per il corpo.
La base dell'inchiostro o del materiale di lavoro per una stampante 3D è la gelatina. La miscela per la stampa dei componenti delle batterie comprende nanofibre di cellulosa e nanocristalli di cellulosa, carbonio sotto forma di fuliggine, grafite e carbone attivo, nonché un pizzico di cloruro di sodio per la conduttività ionica. I ricercatori usano glicerina, acqua e due diversi tipi di alcol per liquefare la composizione.
Durante il processo di stampa, vengono creati in sequenza quattro strati di una batteria: un substrato flessibile, uno strato conduttivo, un elettrodo e infine un elettrolita. Quindi il tutto viene messo in una specie di sandwich con l'elettrolita al centro. La batteria ha dimostrato la capacità di immagazzinare elettricità per ore e può alimentare un piccolo orologio digitale. Può resistere a migliaia di cicli di carica e scarica e promette anni di conservazione anche a temperature di congelamento, oltre ad essere resistente alla pressione e agli urti.
"Sembra piuttosto semplice, ma non lo era affatto", ha detto il co-autore Xavier Eby del Pulp and Wood Products Laboratory dell'Empa. "Ci sono voluti una lunga serie di test prima che tutti i parametri fossero corretti, fino a quando tutti i componenti passassero in modo affidabile attraverso la stampante e il condensatore iniziasse a funzionare".
2021-06-05 14:04:25
Autore: Vitalii Babkin