Un rivoluzionario studio pubblicato su Nature Energy svela la tecnologia che raddoppia autonomia delle auto elettriche: la scoperta potrebbe essere applicata in modo veloce
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Autonomia batteria auto elettrica? Dipende dalla pressione sulla batteria
Raddoppiare la densità energetica delle batterie dell’auto elettrica, quindi l’autonomia, senza tecnologie inedite o scoperte nascoste nei laboratori, ma cambiando la pressione fisica e costante sulle celle. Nello studio pubblicato su Nature Energy condotto dai ricercatori dell’Università di Cambridge, è stato scoperto che applicando e mantenendo una pressione fisica costante e uniforme di 12.5 bar – circa 4 volte la pressione standard – sulle celle tramite cuscinetti pneumatici adattivi, la vita utile della batteria può raddoppiare. Letteralmente, ed è la fine dell’ansia da ricarica? (Leggi il nostro articolo su come misurare lo stato della batteria).
Autonomia batteria auto elettrica: bilanciamento chimico-meccanico
Quanto detto è l’equivalente di scoprire che avevamo un motore potentissimo ma lo stavamo usando al 50%. Se la scoperta fosse confermata da ulteriori prove al di fuori dei laboratori accademici, senza ombra di dubbio, allora la scalabilità sarebbe a costo quasi zero. Infatti, quando si scopre una nuova chimica, servono dai 10 ai 15 anni per convertire le fabbriche. In questo caso, parliamo di un’ottimizzazione ingegneristica del pacco batteria.
Differenti pressioni: causa/effetto
Nello studio sono state usate celle commerciali NMC811, ricche di nichel, e LFP, litio-ferro-fosfato, le stesse presenti nelle BEV in commercio. I ricercatori hanno racchiuso la cella in un sistema di cuscinetti pneumatici adattivi, una sorta di camera d’aria ultrasottile e autoregolante. Quando la batteria “fissa” la sua espansione, il cuscinetto compensa millimetricamente, mantenendo i 12,5 bar costanti sia a vettura ferma sia durante una ricarica ultra-rapida alla colonnina.
Allora cerchiamo di capire cosa accade insieme alla differenza tra pressione troppo bassa o alta. Nel primo caso, gli elettrodi si espandono liberamente durante la carica, creando microfratture nel catodo che disperdono l’energia; per contro se la pressione è troppo alta, le celle sono schiacciate in modo eccessivo, riducendo la porosità e causando depositi dannosi di litio metallico sull’anodo. La scoperta di Cambridge stabilizza la batteria esattamente nel mezzo, azzerando l’espansione irreversibile.
Doppia autonomia
Raddoppiare l’autonomia significa permettere a un’utilitaria elettrica per uso cittadino di superare i 600 chilometri reali di autonomia; significa che l’automobilista medio dovrà ricaricare la propria vettura forse due volte al mese, esattamente come si usa fare oggi con il pieno di benzina o gasolio.
Si legge nel testo scientifico: “Una pressione di impilamento eccessivamente elevata comprime gradualmente le celle, portando infine alla deposizione di litio sull’anodo. Al contrario, quando la pressione è troppo bassa, si osserva una fessurazione accelerata del catodo. L’ottimizzazione della pressione di impilamento bilancia questi processi di degradazione, offrendo una strategia semplice per prolungare la durata della batteria“.
L’effetto positivo sul mercato auto
Le implicazioni per l’industria automotive sarebbero dirompenti. Infatti, i costruttori si troverebbero davanti a un bivio strategico: produrre auto con la stessa dimensione di batteria attuale, ma con un’autonomia doppia; oppure avere la medesima autonomia di adesso, ma con batterie grandi la metà e quindi auto più leggere, con consumi più bassi. Infatti, una macchina più pesante deve usare maggiori risorse energetiche per muoversi e quindi consuma più carburante o batteria. Dunque, potrebbe essere, la chiave di volta per avere finalmente auto elettriche più economiche e più accessibili per molti.
