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P
ile e accumulatori elettrochi-
mici condividono un’inerente
semplicità strutturale: due
elettrodi di polarità opposta,
separati da un canale ionico
che preclude il passaggio agli
elettroni, sono collegati al circu-
ito da alimentare per mezzo di
contatti conduttivi che fungono
da ‘collettori di corrente’.
Tradizionalmente i vari elemen-
ti sono assemblati sotto forma
di uno o più strati arrotolati o
piegati su se stessi per produr-
re le ben note batterie di forma
cilindrica o rettangolare.
Con il boom dei prodotti ‘smart’
e la relativa introduzione di in-
telligenza elettronica in molte-
plici tipologie di prodotto che
sempre più spesso ricorrono al
design per differenziarsi dalla
concorrenza, si è creato il biso-
gno di batterie di nuova conce-
zione dotate di fattori di forma
non comuni e predisposte per
l’integrazione con sistemi di
energy harvesting.
Negli ultimi anni hanno visto la
luce batterie flessibili in carta,
batterie trasparenti, e micro-
batterie, oltre che di sistemi di
immagazzinamento dell’ener-
gia integrati nei tessuti e diret-
tamente sulle superfici di edifici
e autovetture. Guardando oltre
i prototipi, il difficile sta nel co-
niugare la tecnologia per la lo-
ro realizzazione con i processi
manifatturieri dei prodotti de-
stinati ad ospitarli, nell’ottica di
un’integrazione ‘invisibile’ all’u-
tilizzatore.
La soluzione proposta dai ri-
cercatori della Rice University
consiste nel ridurre tutti i ma-
teriali necessari a realizzare
elettrodi, canali ionici e collet-
tori di corrente, in forma di in-
chiostri adatti all’applicazione a
spruzzo. Nell’articolo ‘Paintable
Batteries’, pubblicato lo scor-
so 28 giugno sul numero 2 di
Scientific Reports
ruppo di lavoro
guidato da Neelam Singh ha
dimostrato come sia possibile
‘dipingere’ una batteria a ioni di
litio su una generica superficie
sovrapponendo cinque strati
distinti di materiali opportuna-
mente ingegnerizzati. L’aspetto
più interessante è che il pro-
cedimento utilizzato per pro-
durre queste batterie spesse
solo mezzo millimetro è robu-
sto e compatibile con le attuali
tecnologie industriali di verni-
ciatura a spruzzo. Le tecniche
di stampa, e più in generale
di verniciatura, trovano appli-
cazione nella realizzazione di
dispositivi elettronici che occu-
pano ampie superfici come gli
schermi piatti e le celle fotovol-
taiche; poter utilizzare le stesse
tecniche anche per l’integra-
zione di batterie su substrati di
vario tipo e forma permetterà
ai designer industriali di dare
libero sfogo alla propria fanta-
sia. Questo processo permet-
te inoltre di produrre batterie
in forma modulare, con tante
unità che possono essere con-
nesse tra loro in diverse confi-
gurazioni.
Utilizzando polimetilmetacrilato
(PMMA) come base per il ma-
teriale separatore, i ricercatori
texani sono riusciti a far aderire
tra loro così saldamente tutti gli
strati costituenti la batteria da
renderne possibile l’applicazio-
ne su superfici curve in metallo,
acciaio inossidabile, vetro, ce-
ramica e pellicole polimeriche
flessibili. Per gli elettrodi sono
stati usati, rispettivamente, os-
sido di litio e cobalto (LCO) e
ossido di titanio e cobalto (LTO)
per un potenziale elettrodico di
cella di 2,5 V, mentre i collet-
tori di corrente utilizzano una
vernice conduttiva in rame e
una più esotica ricetta a base
di nanotubi in carbonio a singo-
la parete (SWNT). Tutti questi
materiali sono poi miscelati a
specifici leganti per dar luogo
a inchiostri viscosi e uniformi
adatti alle tecniche di vernicia-
tura a spruzzo.
EON
EWS
n.
555
-
LUGLIO
/
AGOSTO
2012
3
M
ASSIMO
G
IUSSANI
T
ERZA
P
AGINA
Materiali elettrodici di nuova concezione
consentono l’utilizzo di una tecnica aerografica
per ‘stampare’ le batterie su superfici arbitrarie
Batterie
da
stampare