La progressiva diffusione di dispositivi dotati di un sistema di accumulo dell’energia elettrica sta stimolando lo sviluppo di ricerche sempre più avanzate. Attualmente la tecnologia di riferimento è quella costituita dalle batterie al litio, largamente utilizzate in una vasta serie di dispositivi che vanno dagli smartphone fino alle auto elettriche. Il panorama futuro potrebbe essere stravolto dall’avvento di nuove tecnologie: una di queste potrebbe essere costituita dai “normali” condensatori a dielettrico, costruiti facendo ricorso a nano-film bidimensionali (2D) di particolari materiali (perovskiti) ad altissimo coefficiente dielettrico.
Un articolo apparso sulla rivista Nano Letters descrive un nuovo approccio grazie al quale si potrebbero costruire condensatori a dielettrico in grado di possedere una capacità di accumulo dell’energia (a parità di volume occupato) confrontabile con quella delle attuali batterie al litio. Dispositivi di questo tipo hanno altri vantaggi come il rapidissimo tempo di ricarica, la capacità di resistere a milioni di cicli di carica e scarica e l’elevata stabilità di funzionamento in un ampio intervallo di temperature (da -50°C fino a 300°C). Senza contare che – non facendo uso di composti organici potenzialmente infiammabili come le attuali batterie al litio – presentano indubbi vantaggi anche sul fronte della sicurezza.
In generale i comuni condensatori (due elettrodi costituiti da materiale elettricamente conduttivo, separati da un materiale dielettrico isolante) non sono adatti per accumulare grandi quantità di energia. La densità di energia che si riesce ad accumulare è dell’ordine di 0,01 J/cm3, valore da confrontare con i circa 1.000 J/cm3 che sono tipici di una batteria al litio. Talvolta si utilizzano i cosiddetti “supercondensatori“, ma anche in questo caso non si supera il livello di 1 J/cm3.
L’idea innovativa discussa nell’articolo pubblicato su Nano Letters è quella di utilizzare come materiale dielettrico speciali nano-film bidimensionali (2D) costituiti da materiali appartenenti alla famiglia delle perovskiti. Non è la prima volta che in questo blog scrivo di questa famiglia di materiali, attualmente oggetto di studi molto intensi sia per la possibile applicazione nelle celle solari, sia come catalizzatori per indurre speciali reazioni fotochimiche.
Oggi è difficile prevedere se questa tecnologia manterrà tutte le promesse e diventerà effettivamente competitiva rispetto alle batterie al litio (anche perché ci aspettiamo che il futuro riservi importanti avanzamenti sul fronte della tecnologia delle batterie). È comunque importante notare come la crescente richiesta di sistemi di accumulo dell’energia elettrica stia stimolando una forte risposta sul fronte della ricerca.
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