Queste batterie si ricaricano 5 volte più velocemente, anche al freddo

Ricordate quando, nel gennaio 2024, a causa di un'ondata di freddo straordinario, decine di auto elettriche andarono in tilt alle colonnine di mezza America? Ecco, quello potrebbe essere presto, appunto, solo un ricordo.

Il fatto è che un team di ingegneri dell'Università del Michigan ha sviluppato un nuovo processo di produzione delle batterie agli ioni di litio che grazie a una nuova struttura interna possono avere più autonomia e una ricarica più rapida anche quando fuori c'è il gelo. Il tutto mantenendo intatta la densità energetica.

Perché con il freddo le prestazioni calano

Facciamo un salto indietro. Le attuali batterie agli ioni di litio accumulano e rilasciano energia grazie al movimento degli ioni di litio tra due elettrodi attraverso un elettrolita liquido. Con il freddo questo movimento degli ioni rallenta ed è per questo motivo che diminuiscono la capacità di immagazzinare energia e la velocità di ricarica.

I produttori di batterie hanno scoperto che realizzando elettrodi più spessi, le batterie resistono meglio alle basse temperature. Si tratta di una soluzione di compromesso, che da una parte aumenta la capacità di immagazzinare energia, ma dall'altra riduce la velocità di ricarica. Ed è qui che lo studio americano si inserisce con la sua scoperta.

Anodi porosi, e placcati

Lo studio, che è stato pubblicato sulla rivista scientifica Joule, si è concentrato sullo spessore dell'anodo delle celle, riuscendo a capire a fondo le differenze di funzionamento alle varie temperature. I ricercatori hanno così scoperto che un anodo spesso per gli elettrodi è un po' come un panetto di burro per il coltello: quando è caldo è molto più facile entrarci dentro.

Per rendere più omogeneo il funzionamento delle batterie a prescindere dalla temperatura, il team dell'Università del Michigan ha prima forato tramite laser la grafite dell'anodo, in modo da consentire agli ioni di litio di trovare più facilmente un punto di contatto, anche oltre la superfice dell'anodo stesso.
Poi ha rivestito l'anodo con una placcatura che evita che il litio metallico si accumuli sull'anodo quando si ricarica ad alta potenza. Il rivestimento è realizzato in borato di litio-carbonato. Si tratta di un materiale vetroso dello spessore di circa 20 nanometri.

Ecco come sono rivestiti gli anodi in grafite porosa progettati dai ricercatori americani

Foto di: InsideEVs

Il risultato è che le nuove celle sono riuscite a caricarsi a temperature sotto lo zero 5 volte superiori alla media arrivando comunque a caricare fino al 97% della loro capacità iniziale anche dopo 100 cicli. Il bello? Che le nuove celle possono essere prodotte anche sulle linee attuali.

"Immaginiamo questo approccio come qualcosa che i produttori di batterie per veicoli elettrici potrebbero adottare senza grandi cambiamenti alle fabbriche esistenti - ha dichiarato Neil Dasgupta, professore associato di ingegneria meccanica a capo del progetto di ricerca -. Per la prima volta, abbiamo mostrato un percorso per ottenere simultaneamente una ricarica estremamente rapida a basse temperature, senza sacrificare la densità energetica della batteria agli ioni di litio".

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