Sistemi di accumulo: una micro batteria da record
Sistemi di accumulo. Si cercano nuove sinergie sempre più strette con la microelettronica. Obiettivo? Rendere queste tecnologie sempre più piccole ed integrabili, ma anche molto potenti. La tendenza alla miniaturizzazione dei componenti e dei circuiti elettronici, che oggi rileviamo sempre più nei nostri device personali come gli smartphone, non accenna ad esaurirsi. Mentre a livello applicativo i dispositivi non mancano, dal punto di vista energetico si fa fatica a individuare fonti di alimentazione sempre più piccole. Specialmente quando si ha a che fare con computer o dispositivi su scala millimetrica. La risposta del mondo della ricerca a questa sfida si articola oggi sulla raccolta dell’energia ambientale e sulle micro batterie.
in questo ambito di dispositivi di raccolta, si annoverano ad esempio, i generatori micro-termoelettrici che convertono il calore in elettricità. O i sistemi piezoelettrici per trasformare in elettricità l’energia vibrazionale. Si tratta di soluzioni la maggior parte delle quali, tuttavia, non è ancora in grado di assicurare un’alimentazione costante. E in certi casi la loro potenza di uscita è troppo bassa per essere tecnicamente utilizzabile.
Tutta questa serie di problemi potrebbe vedere il superamento proprio con le microbatterie. Anche se la miniaturizzazione dei sistemi di accumulo non è così semplice come ridurre la dimensione dei circuiti elettronici. Infatti fabbricare una microbatteria su chip, utilizzando le stesse tecnologie standard impiegate per quelle di grandi dimensioni, porterebbe a buone prestazioni potendo però scendere difficilmente sotto il millimetro quadrato.
On-Chip Batteries for Dust-Sized Computers
Una valida soluzione in questa direzione sembra quella di un team di ricerca della Chemnitz University of Technology. In collaborazione con il Leibniz Institute for Solid State and Materials Research di Dresda e il Changchun Institute of Applied Chemistry. Sono riusciti a creare una batteria su scala sub-millimetrica, capace di alimentare per ore un mini computer. Obiettivo principale dei ricercatori è quello di mettere a punto un dispositivo capace di rendere reale il sogno della Smart Dust (letteralmente polvere intelligente). Ovvero un’ipotetica rete costituita da sistemi micro elettro meccanici wireless dotati di sensori, telecamere e meccanismi utili alla trasmissione dati.
Il team di ricerca ha messo a punto una micro batteria dal diametro significativamente inferiore al millimetro quadrato, integrabile in un chip. Con una densità di energia di 100 microwattora ogni centimetro quadrato. L’obiettivo è stato raggiunto utilizzando una tecnica di auto-assemblaggio nota come micro-origami. Consente di piegare ed avvolgere tutti componenti della batteria sotto forma di sottili strati 2D in micro-architetture 3D. Utilizzando tale metodologia, i ricercatori hanno potuto produrre micro batterie ricaricabili. Potrebbero alimentare i chip dei computer più piccoli del mondo per circa dieci ore.
I risultati della ricerca sono stati pubblicati su Advanced Energy Materials
Foto: Jacob Müller
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