Auto elettrica e storage: la carrozzeria che diviene batteria

La ricerca nell’ambito dei sistemi di accumulo vede indubbiamente i suoi avamposti nel settore dell’automotive, alla ricerca di soluzioni sempre più leggere ed integrate nel veicolo. Una linea di ricerca davvero interessante, nella quale si sta distinguendo da anni la Svezia, è indubbiamente costituita dalla cosiddette “batterie strutturali”, ovvero far coincidere il sistema di accumulo con la carrozzeria stessa dell’auto (Vedi post L’ippocampo “Auto elettriche: ecco la “batteria strutturale”) diminuendo il peso dei veicoli.

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Le fibre di carbonio, uno dei materiali più mirabolanti creato dall’uomo, per le loro caratteristiche di leggerezza, resistenza e robustezza, che hanno visto una progressiva affermazione nei settori più disparati, a partire dall’aerospaziale, al ciclismo sportivo, alle turbine eoliche, stanno costituendo un ambito di convergenza anche tra carrozzerie delle future auto elettriche e i sistemi di accumulo di energia delle stesse. Si tratta di una promettente ricerca in corso in Svezia presso la Chalmers University of Technology, finalizzata all’impiego delle fibre di carbonio nei sistemi di accumulo elettrochimico.

Si tratta di uno studio coordinato da Leif Asp, riceratore di scienza dei materiali, che ha dimostrato che i “filamenti” di fibra di carbonio, se opportunamente manipolati, possono funzionare da elettrodi, acquisendo così la possibilità di immagazzinare direttamente energia, mantenendo nel contempo le loro essenziali caratteristiche e qualità meccaniche.

Si tratta di un risultato dai possibili grandi risvolti per la mobilità elettrica, dove combinare proprietà elettrochimiche e meccaniche in un unico materiale, permetterebbe di creare sistemi di accumulo integrati nella struttura stessa dei veicoli. Come afferma lo stesso ricercatore svedese Lief Asp “Il corpo della vettura non sarebbe quindi semplicemente un elemento portante, ma funzionerebbe anche da batteria. Sarebbe anche possibile utilizzare la fibra di carbonio per altri scopi come la raccolta dell’energia cinetica, la realizzazione di sensori o per conduttori di energia e dati. Se tutte queste funzioni facessero parte di un’auto o del corpo di un aereo, ciò potrebbe ridurre il peso fino al 50 per cento”.

Lo stato dell’arte attuale nella produzione di fibre di carbonio fabbricate per scopi strutturali, è alquanto lacunoso in termini di capacità elettrochimica. Al contrario, quelle con buone capacità elettrochimiche tendono ad offrire una rigidità molto inferiore, con gli scienziati del team svedese che hanno cercato di trovare un compromesso, studiando e classificando le microstrutture dei diversi tipi di fibre di caarbonio disponibili in commercio. La ricerca ha portato a scoprire che le proprietà finali del materiale dipendono essenzialmente dalla disposizione e dalle dimensioni dei cristalli di carbonio all’interno della struttura, riuscendo a trovare il punto di compromesso ottimale tra le due peculiarità: fibre con buone proprietà elettrochimiche e una robustezza leggermente superiore all’acciaio.

Come spiega lo stesso coordinatore della ricerca svedese: “Ora sappiamo come le fibre di carbonio multifunzionali dovrebbero essere fabbricate per raggiungere una capacità di stoccaggio ad alta energia, garantendo al tempo stesso sufficiente rigidità”.

Un ambito davvero di grande rilevanza se dovesse arrivare alla consacrazione di mercato, aprendo prospettiva di autonomia e di prestazioni davvero importanti per il futuro della mobilità elettrica.

A seguire un breve video nel quale il coordinatore della ricerca svedese Leif Asp, illustra le attività sin qui svolte.

Link studio “Graphitic microstructure and performance of carbon fibre Li-ion structural battery electrodes”

Link studio (pdf) “Graphitic microstructure and performance of carbon fibre Li-ion structural battery electrodes” 

 

Sauro Secci

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