Auto elettriche cariche in 10 minuti: merito di un nuovo tipo di batteria

Il segreto per migliorare l'efficienza delle batterie secondo i ricercatori della Penn State University riguarda il calore. Hanno sperimentato un nuovo tipo di batteria agli ioni di litio capace di offrire un’autonomia fra 320 e 480 km con una carica di soli 10 minuti. I ricercatori hanno riscaldato le nuove batterie portandole a 60° C per 10 minuti per poi raffreddarle rapidamente fino a tornare a temperatura ambiente. Questo sistema termico serve a limitare la formazione di placche di litio metallico sull’anodo tipiche delle tradizionali batterie agli ioni di litio. Le placche compromettono le prestazioni della batteria e possono causare malfunzionamenti.

Durante il processo di ricarica si creano i presupposti per la formazione di un'interfaccia elettrolitica solida, la quale funge da isolante per l'energia elettrica, ma è altamente conduttiva per gli ioni di litio. Nel lungo periodo, però, la placca produce un decadimento dell'efficacia della batteria, aumentando in dimensioni se sottoposta a calore. Questa interfaccia è detta "interfaccia a elettrolita solido" (SEI).

"Indipendentemente dal fatto che il veicolo si trovi in Arizona in estate o nel Wisconsin in inverno, la batteria viene sempre caricata a 60° C", ha scritto in un'e-mail Xiao-Guang Yang, coautore dello studio pubblicato su Joule e ricercatore della Penn State University. "Il nostro approccio, per la prima volta, rende la ricarica dei veicoli elettrici completamente indipendente dalle condizioni meteorologiche e dal luogo del mondo in cui avviene".

Per ottenere questo effetto, i ricercatori hanno applicato una lamina di nichel tra gli strati dell'elettrodo che assorbe il calore trasmesso nella fase iniziale del procedimento per poi trasferire questo calore alla batteria stessa nelle fasi successive. Il team di studiosi ha poi verificato come caricare rapidamente le batterie producendo il calore necessario a portarle a 60° C riducesse gli oneri della fase di raffreddamento perché la batteria aveva meno tempo per generare un livello significativo di calore interno.

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Con questo sistema la batteria manterrebbe una capacità di ricarica superiore al 91% dopo 2.500 cicli di ricarica, ovvero 800 mila chilometri circa.

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Sono già in sviluppo delle batterie che funzionano in assenza di "interfaccia a elettrolita solido" ma, secondo i ricercatori della Penn State University, sarebbero meno efficienti perché si caricherebbero più lentamente a causa di dimensioni maggiori.