Le batterie agli ioni di litio potrebbero essere minacciate dopo lo sviluppo di materiali polimerici da parte delle Università del Surrey e di Bristol, insieme a Superdielectrics Ltd, che potrebbe sfidare il dominio di queste batterie tradizionali.

Solo un anno fa, i partner hanno annunciato risultati scientifici per nuovi materiali polimerici con proprietà dielettriche 1, 000 a 10, 000 volte maggiore degli elettroliti esistenti (conduttori elettrici). Queste straordinarie scoperte scientifiche sono state ora convertite in dimostrazioni tecniche in scala "dispositivo".

I ricercatori delle università hanno ottenuto valori di capacità pratica fino a 4F/cm2 su elettrodi a lamina di metallo lisci a basso costo. I supercondensatori esistenti sul mercato raggiungono tipicamente 0,3F/cm2 a seconda degli elettrodi a superficie estesa complessi.

Più significativamente, i ricercatori sono riusciti a ottenere risultati di 11-20F/cm2 quando i polimeri sono stati utilizzati con elettrodi in acciaio inossidabile appositamente trattati, i cui dettagli vengono mantenuti privati ​​in attesa di una domanda di brevetto.

Se questi valori di capacità possono essere raggiunti in produzione, potrebbe potenzialmente vedere supercondensatori raggiungere densità di energia fino a 180 Wh/kg, superiori alle batterie agli ioni di litio.

I supercondensatori immagazzinano energia utilizzando elettrodi ed elettroliti e caricano e forniscono energia rapidamente:le batterie convenzionali svolgono lo stesso compito in un tempo molto più lento, modo più sostenuto. I supercondensatori hanno la capacità di caricarsi e scaricarsi rapidamente per un numero molto elevato di cicli. Però, perché i supercondensatori esistenti hanno una scarsa densità di energia per chilogrammo (attualmente circa un ventesimo della tecnologia delle batterie esistente), non sono stati in grado di competere con l'accumulo di energia a batteria convenzionale. Anche con questa restrizione, bus con supercondensatori sono già in uso in Cina, ma la tecnologia attuale significa che devono fermarsi per essere ricaricate frequentemente (cioè a quasi tutte le fermate degli autobus).

Il team di scienziati è stato in grado di testare i nuovi materiali in due modi:

• Utilizzando piccole celle a strato singolo caricate a 1,5 volt per due-cinque minuti e quindi eseguire dispositivi dimostrativi, compreso un piccolo ventilatore.
• Utilizzando uno stack in serie a tre celle che può essere caricato rapidamente a cinque volt e azionare un LED.

L'Università di Bristol sta andando molto oltre producendo una complessa struttura di celle serie-parallelo in cui sia la capacità totale che la tensione operativa possono essere controllate separatamente.

Sulla base di questi risultati impressionanti, Superdielettrico Ltd, l'azienda dietro questa tecnologia, sta ora cercando di costruire un centro di ricerca e produzione a basso volume. In caso di successo nella produzione, il materiale non poteva essere utilizzato solo come batteria per futuri dispositivi mobili, ma potrebbe essere utilizzato anche nelle stazioni di rifornimento per auto elettriche.

Dottor Brendan Howlin, Professore Associato di Chimica Computazionale presso l'Università del Surrey, ha dichiarato:"Questi risultati sono estremamente entusiasmanti ed è difficile credere di essere arrivati ​​così lontano in così poco tempo. Potremmo essere all'inizio di un nuovo capitolo nella tecnologia di accumulo di energia elettrica a basso costo che potrebbe plasmare il futuro dell'industria e della società per molti anni a venire."

Dottor Donald Highgate, Direttore della ricerca per Superdielectrics Ltd e alumno dell'Università del Surrey, ha dichiarato:"Questi risultati entusiasmanti sono di particolare soddisfazione per me perché si basano sul mio lavoro sui polimeri idrofili che è stato una parte importante della mia vita professionale; a partire dalla fine degli anni '70 con lenti a contatto morbide a uso prolungato, e leader nel periodo 1990-2009 a celle a combustibile ed elettrolizzatori di eccezionale efficienza.

"Il presente lavoro, se può essere tradotto in produzione, promette di rendere possibile la ricarica rapida dei veicoli elettrici, oltre a offrire un metodo a basso costo tanto necessario per immagazzinare la produzione transitoria dai sistemi di energia rinnovabile. Vento, l'energia delle onde e del sole è disponibile ma è intermittente e, senza deposito, non si può fare affidamento per soddisfare il nostro fabbisogno energetico. Questo nuovo lavoro trasformerebbe il sistema energetico che è alla base del nostro intero stile di vita:è lo sviluppo necessario prima che noi e i nostri figli possiamo avere un'autentica vita sostenibile, approvvigionamento energetico sicuro per l'ambiente."

Dottor Ian Hamerton, Reader in Polymers and Composite Materials presso il Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale dell'Università di Bristol, ha commentato:"Dopo la presentazione dei risultati preliminari alla prima conferenza stampa appena 14 mesi fa, il team ha lavorato duramente per aumentare ulteriormente la capacità di stoccaggio di questi materiali innovativi. La nostra sfida principale è ora quella di tradurre questi risultati scientifici in dispositivi ingegnerizzati robusti e sbloccare il loro potenziale rivoluzionario".