Questa batteria ha un segreto che raddoppia la densità energetica

Che siano cilindriche, prismatiche o a sacchetto, le celle delle batterie, così come le conosciamo, contengono sempre una gran quantità di cosiddetti materiali passivi, perché il contenitore della cella non contribuisce alla capacità di stoccaggio.

L'azienda americana 24M, specializzata nella produzione di batterie, mira a ridurli al minimo con la sua tecnologia Electrode-to-Pack (Etop). Grazie all'incremento di densità energetica, l'autonomia delle auto elettriche potrebbe aumentare fino al 50%.

Anodo e catodo possono stare attaccati

Nella tecnologia Etop, catodo e anodo vengono sigillati in sottili fogli di polimero e impilati uno sopra l'altro. Questo stack può essere inserito direttamente in un pacco batteria. Sia le celle che i moduli sono superflui, scrive infatti l'azienda con sede nel Massachusetts.

I pacchi possono essere configurati in modo flessibile e prodotti in diverse dimensioni. In tal modo, sono possibili anche forme insolite: si possono fare batterie ovali, esagonali o con qualsiasi altra sagoma. Così si potrebbe sfruttare al meglio lo spazio disponibile nell'auto. 

Foto di: 24M

Questa architettura va bene anche qualsiasi sia la chimica delle batterie. Non importa che si tratti di una batteria agli ioni di litio con chimica tradizionale nichel, manganese, cobalto, o batterie al litio-ferro-fosfato (LFP) o qualsiasi altra opzione. Gli elettrodi possono essere collegati in serie o in parallelo, proprio come le celle. Con il collegamento in serie si può aumentare la tensione fino a valori adattabili alle esigenze di una vettura elettrica (400 o 800 volt). Con il collegamento in parallelo, invece, si aumenta solo la capacità di stoccaggio.

Addio materiale inattivo

In una batteria Etop, gli elettrodi costituiscono fino all'80% del volume del pacco, quindi molto più di un pacco batteria convenzionale, dove la percentuale è del 30-60%, sempre secondo 24M. La maggiore densità energetica offre due possibilità: o si utilizza per maggiore autonomia, o si riducono i costi dell'auto elettrica utilizzando una chimica più economica come LFP o a ioni di sodio.

La capacità di stoccaggio di una batteria da 75 kWh con chimica NMC (Nichel-Manganese-Cobalto) potrebbe essere aumentata a oltre 100 kWh con la tecnologia Etop, promette 24M. Ciò aumenterebbe l'autonomia di un terzo con la stessa dimensione del pacco. Da un'autonomia di 600 km si passerebbe, ad esempio, a 800 km. In alternativa, si potrebbero sostituire i catodi NMC con una tecnologia LFP più economica.

Batterie con elettrolita semi solido prodotte dalla 24M

Costa anche meno produrle

Anche nella produzione si dovrebbero ottenere vantaggi significativi. Poiché gli elettrodi sono sigillati singolarmente, le tolleranze di sicurezza non devono essere così risicate come nelle batterie convenzionali. Ciò migliora il rendimento e la sicurezza e riduce contemporaneamente i costi di investimento, visto che le apparecchiature di precisione convenzionali non sono più necessarie.

"Etop di 24M minimizza i materiali di imballaggio e lo spreco di spazio e offre un salto di prestazioni – dichiara entusiasta il capo di 24M, Naoki Ota –. Sostituisce la tradizionale costruzione cella-modulo-pacco con una costruzione elettrodo-pacco, massimizzando così la densità energetica".

La tecnologia, insomma, consente la produzione di batterie ad alta tensione compatte, flessibili e sicure, permettendo maggiore autonomia o chimiche più economiche. Così ci si avvicina alla batteria ideale – essenzialmente composta solo da materiale attivo in un involucro sofisticato.

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