Una tecnologia al grafene, con determinante contributo italiano, va alla prova del mercato. E lo fa nello strategico settore delle batterie, grazie al lavoro congiunto dei ricercatori del colosso tedesco Varta, dell’Istituto Italiano di Tecnologia e della BeDimensional, lo spin-off per il grafene dell’Iit, che ha nel professor Vittorio Pellegrini il suo punto di riferimento. Tutti associati nel progetto europeo «Graphene Flagship».

Nei prossimi mesi un migliaio di batterie-prototipo al litio, silicio e grafene saranno testate dai principali produttori di dispositivi elettronici. Promettono una capacità superiore del 30% rispetto a quelle in circolazione e più di 300 cicli di ricarica a prestazioni costanti. Verranno utilizzate per il funzionamento di una miriade di gadget elettronici, che va dagli orologi da polso «smart» (come quelli Apple ma non solo) fino alle chiavi intelligenti delle auto o le cuffiette wireless, anche se la loro applicazione più rilevante sarà nel settore della salute: pacemakers, apparecchi acustici, pompe di insulina, defibrillatori. Batterie miniaturizzate nelle quali la Varta è indiscusso leader di mercato, anche se nel prossimo futuro non si possono escludere sviluppi interessanti nel campo della mobilità elettrica.

Il trio Varta-Iit-BeDimensional ha trovato il modo di ottenere il meglio dal promettente nuovo standard per le batterie al litio, ovvero l’uso del silicio come anodo. Una sorta di «sacro Graal» per l’intera industria, perché il silicio consente in teoria un incremento della quantità di energia disponibile fino a dieci volte. Il problema è che si tratta di un materiale delicato: quando la batteria si scarica e si ricarica, il silicio si espande e si ritrae e alla fine può anche rompersi, compromettendo così l’intera batteria. Per questo non è ancora usato in batterie commerciali o almeno è usato in piccolissime quantità. Ciò che i ricercatori Varta-Iit-BeDimensional hanno trovato è che inserendo nell’anodo una minima quantità di grafene — un materiale a due dimensioni, in sostanza uno strato di grafite dello spessore di un atomo — la batteria resta stabile. Pochissimo grafene consente di «legare» tra loro le particelle di silicio evitando la rottura. La batteria a questo punto garantisce prestazioni più elevate: una quantità di energia maggiore del 30% rispetto a quelle attuali agli ioni di litio, e una durata di almeno 300 cicli prima di iniziare a decadere. Il che si traduce in alcuni anni di utilizzo ad alto livello se, ad esempio, una cuffia bluetooth si scarica ogni settimana.

Ma se per i «piccoli» apparecchi il futuro sta arrivando, la prospettiva delle batterie litio-silicio-grafene è anche quella dell’automobile, sulla quale si sta già lavorando. Per la mobilità elettrica uno dei principali problemi è quello del rapporto energia-peso. Attualmente una batteria per auto «modello Tesla» fornisce all’incirca 2-300 watt-ora per ogni chilogrammo di peso. Un litro di gasolio ha una densità di energia di circa 20 volte superiore, il che significa che un pieno di 50 litri equivale a una batteria pesante una tonnellata. Un gap che va superato. Promettendo un rendimento maggiore del 30% le nuove batterie e la ricerca Varta-Iit-BeDimensional vanno in quella direzione.

Pellegrini, fino ad oggi responsabile del centro grafene dell’Iit, da aprile si dedicherà a tempo pieno a BeDimensional, che nel 2019 si è rafforzata con l’ingresso di Pellan Italia, terzo investimento italiano in start up dell’anno. BeDimensional, inutile negarlo, pensa seriamente alla possibilità di una quotazione a Piazza Affari.

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