La nuova batteria potrebbe alimentare il futuro dell'esplorazione spaziale

Le batterie agli ioni di litio rendono possibile quasi ogni aspetto della tecnologia moderna. Alimentano gli smartphone in tutto il mondo e sono persino stati impiegati dalla NASA per una varietà di applicazioni spaziali.

C'è un grosso problema, però: le batterie al litio funzionano male a basse temperature. Ciò significa che in una fredda giornata invernale e particolarmente negli ambienti dello spazio sotto lo zero, queste fonti energetiche cruciali funzionano a una frazione della loro piena capacità.

Ma due ricercatori della Fudan University di Shanghai hanno creato una batteria ibrida al litio che non ha problemi a fornire succo a temperature fino a -94 gradi Fahrenheit (-70 gradi Celsius). Il dottor Yong-yao Xia, un coautore dello studio, ritiene che questo sia la chiave per alimentare sonde e satelliti futuri.

"La batteria offre il potenziale più promettente per applicazioni speciali sul campo, come lo spazio esterno o l'esplorazione dello spazio esterno. È molto più freddo sul lato opposto del Sole alla Stazione Spaziale Internazionale, in cui la temperatura può raggiungere anche i -157 gradi Celsius, "dice Xia Inverso. "Tuttavia, è stato ampiamente riportato che a -40 gradi Celsius le batterie agli ioni di litio convenzionali conservano solo circa il 12% della loro capacità di temperatura ambiente."

In un articolo pubblicato mercoledì sulla rivista Joule, Xia e Yonggang Wang spiegano le modifiche apportate al design delle tradizionali batterie agli ioni di litio per risolvere questo fastidioso problema.

Le batterie sono composte da due elettrodi - uno caricato positivamente e l'altro caricato negativamente - e un elettrolito liquido che trasporta la carica tra i due elettrodi.

Convenzionalmente, l'elettrolita è costituito da un composto acido noto come estere, che diventa pigro in condizioni estremamente fredde. Xia e Wang hanno deciso di utilizzare un acido diverso e sostituire entrambi gli elettrodi con due composti organici.

Il design del team utilizza un elettrolita a base di acetato di etile, che ha un basso punto di congelamento. Ciò consente di condurre la carica nelle condizioni di congelamento dello spazio esterno. Hanno quindi sostituito l'elettrodo positivo con polifenilammina (PTPAn) e quello negativo con dianidride 1,4,5,8-naftalenetetracarbossilico (NTCDA), che svolgono il loro lavoro molto più efficacemente degli elettrodi standard in ambienti sottozero.

Mentre Xia e Wang hanno fatto i primi passi per risolvere un problema che ha perplesso i ricercatori nel campo, il loro design non lo è abbastanza pronto per l'esplorazione dello spazio ancora. La loro batteria non è così densa di energia come le batterie commerciali standard, il che significa che ha meno carica di quella che si potrebbe ottenere in un negozio.

"Allo stato attuale, i risultati ottenuti sono limitati a livello di laboratorio", ha spiegato Xia. "Ulteriori indagini sull'elettrolita con finestra elettrochimica molto ampia … dovrebbero ancora essere eseguite per migliorare le prestazioni di carica e a bassa temperatura. Anche, ha poca energia specifica; fornisce il potenziale più promettente nelle applicazioni speciali sul campo."

Con più ricerche, gli astronomi potevano lanciare flotte di droni esplorativi e sonde senza preoccuparsi che si riducessero a metà della loro missione. Oh, e se mai inciampano su un pianeta di ghiaccio, come Hoth, non ci saranno nemmeno problemi. Fiduciosamente.