Samsung sviluppa sfere di grafene per le batterie del futuro e non solo

Grazie al grafene, la pila del futuro che sarà utilizzata per alimentare cellulari ed auto elettriche avrà il vantaggio di potersi ricaricare in un minor tempo ed avere una durata maggiore.

Il braccio di ricerca di Samsung Electronics ha sintetizzato con successo "sfere di grafene" da utilizzare per fare durare più a lungo le batterie agli ioni di litio e caricarle più velocemente, ha detto la compagnia. Samsung ha brevettato la tecnologia in Corea del Sud e negli Stati Uniti.

Il Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT), il cui lavoro completo è stato pubblicato sulla rivista Nature, ha  dichiarato che utilizzare il grafene come materiale per realizzare batterie puo’ aumentare la capacità della batteria del 45% e aumentare la velocità di ricarica fino a cinque volte. Inoltre, la ricarica sarà piu’ rapida: se le attuali batterie agli ioni di litio impiegano un’ora per caricarsi completamente, con il grafene basteranno 12 minuti circa (il tempo reale dipenderà dall’ampiezza della batteria stessa).

Le batterie che usano il grafene possono anche mantenere una temperatura di 60 gradi celsius che è richiesta per l’uso in auto elettriche.

Le batterie agli ioni di litio sono state commercializzate per la prima volta nel 1991 e da allora sono lo standard per l’uso nei dispositivi elettronici. Tuttavia, la tecnologia ha raggiunto i suoi limiti massimi e i produttori di smartphone (e non solo) stanno cercando delle alternative. Il Samsung Galaxy Note 7 si surriscaldava e prendeva fuoco a causa proprio di batterie agli ioni di litio difettose.

Meglio del silicio, flessibile ma più resistente dell’acciaio e con un’alta conduzione di calore, il grafene è un materiale costituito da uno strato monoatomico di atomi di carbonio duro quanto il diamante che sembrava essere il "The Dream (il sogno)" di costruttori di dispositivi di elettronica, al fine di creare componenti più sottili e anche flessibili. Così era qualche anno fa, perchè poi di questo materiale non si è più parlato.

Il SAIT Samsung da anni lavora con il grafene. Samsung già nel 2014 riteneva che il principale problema che impediva la realizzazione su grande scala di componenti in grafene in passato si puo’ considerare risolto. I processi di produzione del passato non permettevano di riuscire a lavorare bene con i macchinari il grafene, ma oggi la tecnologia si è evoluta, e pare che Samsung da circa tre anni, in partenrship con la Sungkyunkwan University, abbia trovato la soluzione, il che dovrebbe significare che presto vedremo i primi prodotti costruiti in grafene sul mercato.

Il Grafene, costituito di atomi disposti per formare esagoni con angoli di 120 gradi, viene ottenuto in laboratorio dalla grafite. I cristalli di grafite vengono trattati con una soluzione fortemente acida a base di acido solforico e nitrico, e successivamente ossidati ed esfoliati fino a ottenere cerchi di grafene con gruppi carbossilici ai bordi. Mediante trattamento con cloruro di tionile (SOCl2), queste molecole periferiche vengono trasformate in cloruri acilici e poi in ammidi. Il risultato è un cerchio di grafene solubile in tetraidrofurano, tetraclorometano e dicloroetano.

Le scoperte sul grafene e le sue applicazioni sono valse il premio Nobel per la fisica 2010 ai due fisici Andre Geim e Konstantin Novoselov dell’Università di Manchester. Nonostante i problemi iniziali, i due fisici hanno evoluto il materiale fino alla costruzione del "grafene a doppio strato", che quale garantisce più resistenza e flessibilità di utilizzo.

Il grafene vanta ottime caratteristiche come conduttore, ed è oggetto di intensi programmi di studio al fine di utilizzarlo per la realizzazione di sistemi a semiconduttori. Nel 2011, IBM è riuscita a realizzare un transistor dello stesso materiale con una frequenza di 155 GHz e lunghezza del gate di 40nm.