Integrare batterie elastiche con dispositivi strecciabili e abbigliamento. L’idea è venuta alla professoressa di ingegneria meccanica Haleh Ardebili, immaginando un futuro fantascientifico in cui anche i vestiti sono intelligenti, interattivi e potenti.
Batterie elastiche al litio
Le batterie “elastiche” sono entrate nell’immaginario degli scienziati da diversi anni, almeno 13, un percorso che ha gettato le basi per le successive ricerche e i risultati ottenuti negli ultimi anni, anche grazie alla scoperta di nuovi materiali. L’accumulo morbido, ha l’obiettivo di superare i limiti fisici delle ricaricabili, aprendo le porte ad una nuova generazione di elettronica indossabile, tessuti high-tech applicabili alle tute degli astronauti ad esempio. L’ultima scoperta in merito è dell’ Università di Houston, pubblicata col titolo “Stretchable fabric-based lithium-ion battery” sull’inserto Extreme Mechanics Letters di ScienceDirect. Si tratta di una nuova batteria al litio in tessuto elastico, un sistema di accumulo leggerissimo, in grado di mantenere inalterato lo stoccaggio energetico anche se sottoposto a importanti azioni meccaniche di stiramento, allungamento e deformazione.
Tessuto conduttivo d’argento intrecciato
L’interessante scoperta è stata possibile grazie all’utilizzo di un tessuto conduttivo in argento, quale struttura base e collettore di corrente, definito ideale dai ricercatori in quanto capace di deformarsi o allungarsi meccanicamente continuando a fornire percorsi di conduzione elettrica necessari affinché l’elettrodo della batteria funzioni bene. Nello specifico, la cella realizzata ha un catodo LiCoO2 e tessuto d’argento, un anodo in grafite e un elettrolita polimerico solido in poli (ossido di etilene) e può essere tirata e/o allungata del 15% senza subire danni di alcun tipo.
Le precedenti scoperte
Tra i primi studi che hanno spianato la strada alla ricerca sui sistemi di stoccaggio indossabili vanno ricordati:
- “Flexible and stable high-energy lithium-sulfur full batteries with only 100% oversized lithium” (del 2018 su Nature Comunications) su una batteria litio-zolfo in tessuto elastico messo a punto dall’Università politecnica di Hong Kong;
- “Washable and Stretchable Zn–MnO2 Rechargeable Cell” (del 2021 su Advamced Energy Materials) dell’Università del British Columbia che ha studiato, progettato e costruito una batteria non solo elastica e resistente, ma addirittura lavabile in lavatrice;
- “Liquid metal-based soft, hermetic, and wireless-communicable seals for stretchable systems” (2023, su Science), una ricerca del Dickey Group [lo spin-off della North Carolina State University che studia e sviluppa nuovi materiali] per la creazione di guaine elastiche e protettive a base metallica, per supportare la trasmissione wireless dell’energia;
- “Tissue-Matchable and Implantable Batteries Toward Biomedical Applications” (2023, su SmallMethods), ricerca congiunta fra l’Institute of Flexible Electronics and Research and Development Institute of Northwestern Polytechnical University (Shenzhen) e la Northwestern Polytechnical University per lo sviluppo di batterie nel campo bio-medico.
