Batterie per EV, quale futuro ci aspetta?

I ricercatori della University of Illinois di Urbana-Champaign (UIUC), hanno sviluppato una nuova batteria che dimostra di essere efficienta quanto le attuali batterie al litio ma avere dimensioni molto più ridotte: una batteria di pochi millimetri riesce ad alimentare un notebook.

Le batterie sono costituita da una coppia di piastre metalliche separate da un elettrolita che consente il flusso deli elettrico. Questo configurazione porta tre importanti limitazioni che riguardano tutte le batterie:
-la capacità energetica è legata alla dimensione fisica della batteria
-la potenza è determinata dalla resistenza interna della batteria, quindi per avere maggiore potenza bisognerebbe aumentare la superficie delle piastre
-questa configurazione è soggetta a surriscaldamento

Le batterie più efficienti attualmente in commercio sono quelle agli ioni di litio che hanno una densità energetica di circa 300 mWh/cc (milliwatt-ora per centimetro cubo). Per fare un confronto “automobilistico“, bruciando un centimetro cubo di benzina si produce una potenza di 9700 mWh.

Il team di ricercatori dell’Università dell’Illinois ha cercato di raggiungere il giusto compromesso tra densità energetica e potenza. Per sviluppare le loro batterie hanno utilizzato la capacità chimica delle batterie agli ioni di litio ma incorporandole in una struttura tridimensionale altamente porosa. In questo modo, le batterie possono essere caricate anche più velocemente.

Batterie per auto elettriche, il punto della situazione

• Toyota e BMW hanno stretto un accordo per la progettazione e lo sviluppo di una batteriaultra-efficiente a base di Litio-Aria. La batteria dovrebbe essere sviluppata e presentata entro il prossimo 2014, quindi i tempi sono imminenti. La batteria Litio-Aria ha una densità massima teorica di 3450Wh/kg e sarà molto costosa. Per intenderci, le attuali batterie agli ioni di litio hanno una densità di soli 200 Wh/kg. Grazie alla partnership nippo-tedesca (Toyota+BMW) i tempi sono imminenti ma i dispositivi dovrebbero essere piuttosto costosi.
• Le batterie Sodio-Aria sarebbero molto più accessibili. La densità energetica è di 1600Wh/kg ma la più grossa pecca riguarda la durata della vita. Tali batterie dovrebbero essere sostituite in tempi brevissimi perché supportano pochi cicli di ricarica. Nessuna casa automobilistica sembra aver preso in considerazione tale tecnologia.
• La Citroen sta testando batterie Aluminum-Air, capaci di percorrere 1.600 chilometri con un solo “pieno”. Le batterie alluminio-aria hanno una densità 100 volta superiore a quella delle attuali batterie agli ioni di litio ma, anche in questo caso, il problema sta nella durata della vita. La batteria aluminio-aria funziona come una sorta di backup d’emergenza.  Il “pack” testato dalla Citroen pesa solo 55 chilogrammi, è composto da 50 piastre ognuna delle quali consente di percorrere 20 miglia, per un totale di 1.600 chilometri ma una volta esaurita, la batteria alluminio-aria non potrà essere ricaricata.

Ricapitoliamo le densità:
Attuali batteria al litio: 200Wh/kg
Massimo teorico batterie Litio-Aria: 3450Wh/kg
Stima per le batterie Sodio-Aria: 1600Wh/kg

Link Utili | La pubblicazione della University of Illinois