Ricarica elettrica ultraveloce: ecco quella ad alta temperatura
Quello dei tempi di ricarica delle batterie è ancora uno degli elementi critici nell’ambito della mobilità elettrica. Nell’affrontare questa sfida un team di ricercatori della Pennsylvania State University è riuscito a raggiungere traguardi davvero importanti nell’ambito della ricarica delle batterie al litio, mettendo a punto un sistema di accumulo energetico basato su una struttura di ricarica realizzata in nichel autoriscadante.
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Si tratta di una batteria che si carica ad elevata temperatura per incrementare la velocità di reazione, mantenendo nel contempo la cella a temperatura ambiente durante la scarica, proponendosi quindi come innovazione che permetterebbe un pieno di oltre 300 km in appena 10 minuti alle auto elettriche.
L’esigenza di velocità di ricarica deve fare i conti con la necessità di gestione di potenze elevate (400 kW), un’impresa impossibile per gli attuali veicoli equipaggiati con batterie al litio, per non rischiare il fenomeno gergalmente definito “placcatura del litio”, determinato dal fatto che a velocità elevate gli ioni litio “non fanno in tempo” a penetrare nella grafite dell’anodo, depositandosi invece sulla sua superficie, creando così una specie di guscio metallico. Si tratta di un fenomeno deteriorante, dal momento che riduce la quantità di litio disponibile per il trasporto delle cariche fra gli elettrodi, determinando così una perdita di carica alla batteria ad ogni ciclo di ricarica.
Il team di ricerca ha lavorato per evitare il problema della placcatura caricando la batteria a una temperatura più elevata di 60 gradi Celsius per alcuni minutiv e scaricandola poi a temperature più basse. Per raggiungere questo obiettivo i ricercatori hanno aggiunto al tradizionale design una struttura in nichel autoriscaldante capace di preriscaldarsi in meno di trenta secondi. Come ha precisato l’ingegnere meccanico Chao-Yang Wang,“Oltre alla ricarica rapida, questo design ci consente di limitare il tempo di esposizione della batteria all’elevata temperatura di carica, generando così una durata molto più lunga. La chiave è realizzare un riscaldamento rapido; in caso contrario, la batteria rimarrà a temperature elevate per troppo tempo, andando incontro a un grave degrado”.
Fonte: Articolo rivista Joule “Asymmetric Temperature Modulation for Extreme Fast Charging of Lithium-Ion Batteries”
Nei test di laboratorio il tema di ricerca ha potuto verificare che le batterie preriscaldate a 60 gradi Celsius possono sostenere il processo di ricarica ultraveloce per 1.700 cicli. Quello dell’attuale tempo di ricarica di 10 minuti per i ricercatori americani è solo l’inizio visto che gli stessi sono già al lavoro per caricare una batteria per veicoli elettrici ad alta intensità energetica in cinque minuti senza danneggiarla, cosa che, oltre alla struttura autoriscaldante messa a punto, richiederà elettroliti altamente stabili e materiali attivi.
Sauro Secci
