Il team guidato dal professor Jianyu Huang, ricercatore dei Sandia National Laboratories, è riuscito a creare in un ambiente controllato (il TEM, Transmission Electron Microscope) la batteria più piccola del mondo.

Il dispositivo realizzato è formato da un nanofilo all’ossido di stagno, che va a formare un anodo di 100 nanometri di diametro e 100 micrometri di lunghezza, un catodo di ossido di litio-cobalto e un elettrolita liquido ionico. Durante l’esperimento il nanofilo è stato caricato ad un potenziale di circa 3,5 volt, mentre la corrente rilevata è stata di 1 picoampere.

Dimensioni così microscopiche hanno consentito ai ricercatori di osservare in tempo reale come avviene il processo di carica e scarica in una scala di risoluzione atomica e di comprendere i meccanismi di funzionamento delle batterie. Durante l’esperimento, ad esempio, si è scoperto che il nanofilo all’ossido di stagno raggiunge una lunghezza praticamente doppia durante la fase di carica, molto di più rispetto a quanto aumenta il diametro, fattore che potrebbe rivelarsi utile per evitare cortocircuiti e prolungare la vita della batteria. Precedentemente si riteneva infatti che le batterie aumentassero di volume lungo il diametro e non longitudinalmente.

Ma non solo. I ricercatori, osservando la progressione degli ioni lungo il nanofilo, hanno rilevato che i nanofili vanno a creare un’area, chiamata "Medusa front", in cui l’alta densità delle dislocazioni mobili fa sì che il nanofilo si pieghi e si muova durante il passaggio degli ioni. Gli esperimenti inoltre hanno evidenziato che i nanofili possono sopportare il grande stress indotto dal meccanismo della “litiazione” senza rompersi, il che vuol dire che i nanofili sono sicuramente ottimi per costruire gli elettrodi delle batterie. Sfruttando le proprietà dei nanofili all’interno delle batterie di litio potranno essere realizzate batterie ricaricabili più efficienti per veicoli, telefonini e dispositivi portatili.