Non è una novità: il freddo è un problema per le batterie agli ioni di litio. Riduce la loro capacità di immagazzinare energia e compromette le prestazioni di lungo periodo.
Ma un team di scienziati dell'Argonne National Lab e del Lawrence Berkeley National Lab potrebbe aver trovato un modo per far funzionare bene le batterie anche quando il termometro segna temperature sotto lo zero.
Tutto merito del fluoro
I ricercatori americani spiegano che col freddo l'elettrolita liquido delle batterie agli ioni di litio inizia a congelare. Ed è proprio il cambio di stato che riduce l'efficacia della ricarica dei veicoli elettrici.
Il team ha quindi studiato diversi solventi addizionati con percentuali variabili di fluoro ed è stato così in grado di identificare quello che aveva le prestazioni migliori anche a temperature molto basse. Hanno anche determinato su scala atomica perché quella particolare composizione funzionasse così bene.
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L'elettrolita fluorurato identificato ha mantenuto la capacità di accumulo di energia stabile per 400 cicli di carica/scarica a -20 gradi centigradi. Anche a quella temperatura, la capacità della batteria è stata equivalente a quella di una cella con un elettrolita convenzionale a base di carbonato a temperatura ambiente.
È anche più sicuro
Questa nuova tecnologia è potenzialmente promettente per le batterie dei veicoli elettrici, per quelle dei sistemi di stoccaggio di energia per le reti elettriche e per quelle dedicate ai dispositivi di elettronica di consumo come computer e telefoni. L'elettrolita "antigelo" ha un vantaggio importante anche in termini di sicurezza, perché è molto più resistente alle fiamme di quelli a base di carbonato attualmente utilizzati.
"Per dimostrare la superiorità dei nostri elettroliti, abbiamo condotto test ciclici a lungo termine con condizioni variabili. In tutti i test, l'elettrolita fluorurato ha mostrato una perdita di capacità trascurabile a temperature basse e ha mantenuto una capacità di accumulo di energia stabile per un numero significativo di cicli di carica/scarica", ha detto John Zhang, a capo del gruppo di ricerca all'Argonne National Lab, che per questo lavoro è stato finanziato dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti.
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Inoltre, in tutte le condizioni di test, le efficienze di Faraday (efficienza con cui una carica viene trasferita all’interno di un sistema) dell'elettrolita a bassa temperatura erano superiori a quelle di altri elettroliti.
"Questo risultato del test ciclico rivela la stabilità superiore del nuovo elettrolita per la ricarica rapida e le operazioni a bassa temperatura - ha aggiunto Zhang -. Ciò significa anche che i veicoli elettrici con batterie agli ioni di litio contenenti l'elettrolita fluorurato potrebbero avere una maggiore durata della batteria e una maggiore efficienza di carica".
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