La riduzione dei tempi di ricarica, assieme alla capacitò di accumulo, è tuttora uno degli aspetti su cui si concentrano maggiormente gli sforzi per far fare il salto di qualità alla diffusione delle auto elettriche. Ora, una ricerca della Penn State University, precisamente del centro Battery and Energy Storage Technology (BEST), apre nuove interessanti prospettive per la ricarica rapida delle batterie agli ioni di litio che potrebbero ottenere in pochi minuti fino a 500 km di autonomia.
Cosa succede alla batteria durante la ricarica rapida
Finora le ricerche e l’esperienza hanno dimostrato che la ricarica rapida, specialmente a temperature ambientali non elevate comporta un’usura precoce delle batterie. In sintesi durante il processo gli ioni di litio vanno a depositarsi sull’anodo creando sulla superficie delle placche che col tempo riducono la capacità della batteria portandola verso un progressivo logoramento.
La soluzione della Penn State University
Il team di ricerca della Penn State University, guidata dal prof. Chao-Yang Wang, suggerisce una soluzione pratica e anche abbastanza semplice che promette il duplice obiettivo di favorire ricariche molto rapide senza diminuire la durata nel tempo della batteria, anzi aumentandola, e tutto questo grazie al preriscaldamento.
A proposito di ricarica
I test effettuati su varie batterie attualmente sul mercato hanno dimostrato che portandole a 60° C per 10 minuti e poi facendole raffreddare rapidamente a temperatura ambiente le famigerate placche di litio non si formano. Al contrario, le stesse batterie sottoposte a ricarica rapida a temperatura ambiente senza preriscaldamento hanno evidenziato la deleteria formazione delle placche già dopo 60 cicli di carica.
Per ottenere un riscaldamento rapido si sono utilizzate lamine di nichel di spessore ridotto che reagiscono alla corrente portando la batteria ai 60° C desiderati in circa 30 secondi. Per il successivo raffreddamento della batteria, sempre secondo i ricercatori, sarà poi sufficiente l’impianto già presente sulla vettura.
Preriscaldamento delle batterie anche sulle Tesla
Il preriscaldamento delle batterie per ricariche più veloci non è una novità assoluta: Tesla, pioniera delle auto elettriche, tramite un aggiornamento software ha iniziato a introdurre sulle proprie vetture una funzione simile, chiamata “On-Route Battery Warmup”, già dai primi mesi del 2019.
Ogni volta che il navigatore di bordo di una vettura Tesla viene impostato per raggiungere una postazione di ricarica Supercharger, automaticamente si avvia un processo di riscaldamento che porta le batterie alla temperatura ottimale, cosa che a detta del costruttore può ridurre anche del 25% i tempi necessari per ricaricare.
Lunga vita alla batteria
Oltre a ricaricarsi rapidamente, le batterie sottoposte a questo processo di riscaldamento o saranno decisamente più longeve perché eliminare le placche ne rallenta anche il deterioramento. La ricerca afferma che le batterie potranno sostenere anche 2.500 cicli di ricarica, mediamente equivalenti a circa 14 anni di utilizzo oppure ad oltre 700.000 chilometri.
Caldo o freddo?
La scoperta del team universitario sembrerebbe in parziale contraddizione con quanto detto finora sulle batterie, specialmente sui rischi derivati da un calore eccessivo. Una temperatura troppo alta in fase di esercizio, durante la marcia e la ricarica, espone infatti i componenti al pericolo di danneggiamenti, con un limite di sicurezza indicativamente fissato in 45°.
Non per nulla, alcuni produttori, come Piech, che annunciano di aver ottenuto processi di ricarica più efficienti e veloci fanno sapere di esserci riusciti proprio abbassando e controllando la temperatura durante il trasferimento di energia.
La ricerca della Penn University ha invece messo in luce i benefici di un pre-condizionamento che consenta alla batteria di arrivare già calda al momento della ricarica ad alta potenza, riducendo lo sbalzo termico a cui è sottoposta diversamente e che sarebbe alla base del fenomeno delle indesiderate placche.
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