Questa batteria litio-metallo potrebbe rappresentare una svolta per le auto elettriche

Questa batteria litio-metallo potrebbe rappresentare una svolta per le auto elettriche

Un team di ricercatori in Germania ha messo a punto una nuova batteria litio-metallo con una densità energetica superiore a 500 Wh/kg e capace di mantenere le sue prestazioni per centinaia di cicli.

di pubblicata il , alle 13:01 nel canale Scienza e tecnologia
 

Un nuovo tipo di batteria litio-metallo messa a punto dai ricercatori dell'Helmholtz Institute Ulm (HIU) del Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ha raggiunto l'elevatissima densità energetica di 560 wattora per chilogrammo grazie a quella che è stata definita una "promettente combinazione di catodo ed elettrolita". Un catodo ricco di nichel consente di stoccare un'elevata energia per massa, mentre un elettrolita liquido ionico assicura una capacità stabile per molti cicli. Lo studio è stato pubblicato su Joule.

Come noto, oggigiorno le batterie agli ioni di litio sono la soluzione più diffusa per fornire energia a dispositivi di elettronica di consumo e, ovviamente, anche alle rampanti auto elettriche. Ed è proprio a questo settore, ossia alla mobilità verde, che guarda questo studio. Nel caso delle auto elettriche si aspira ad avere veicoli leggeri, compatti e capaci di lunghe percorrenze, ma la tecnologia alla base delle soluzioni odierne rischia di prestare il fianco molto presto, per cui si stanno cercando alternative migliori: le batterie litio-metallo sono tra queste.

Caratterizzate da un'ampia densità energetica, ossia possono immagazzinare molta energia per massa o volume, hanno però un problema di stabilità perché l'elettrodo reagisce con gli elettroliti tradizionali. I ricercatori dell'Helmholtz Institute Ulm (HIU) hanno trovato una soluzione.

Il catodo, chiamato NCM88, è povero di cobalto, ricco di nickel e raggiunge una densità energetica elevata. Il problema è che quando viene abbinato a un elettrolita organico commerciale e ampiamente diffuso come LP30 dimostra una stabilità che lascia alquanto a desiderare.

"Nell'elettrolita LP30, le particelle si rompono sul catodo. All'interno di queste crepe, l'elettrolita reagisce e danneggia la struttura. Inoltre, sull'anodo si forma uno spesso strato muschioso contenente litio", ha spiegato Stefano Passerini, direttore dello HIU e a capo dell'Electrochemistry for Batteries Group.

I ricercatori hanno così virato verso un elettrolita liquido ionico (ILE) non volatile, scarsamente infiammabile e a doppio anione. "Con l'aiuto di ILE, le modifiche strutturali sul catodo ricco di nichel possono essere ridotte in modo significativo", ha spiegato il dott. Guk-Tae Kim dell'Electrochemistry for Batteries Group di HIU.

Questa combinazione ha permesso ai ricercatori di raggiungere una densità energetica di 560 wattora per chilogrammo (Wh/kg) sulla base del peso totale dei materiali attivi. La capacità di stoccaggio iniziale del catodo è di 214 milliampereora per grammo (mAh g-1). I test sul campo hanno inoltre dimostrato che la batteria è in grado di mantenere una capacità dell'88% dopo 1000 cicli con un rapporto tra capacità di scarica e carica (efficienza Columbica media) del 99,94%.

13 Commenti
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Gringo [ITF]25 Agosto 2021, 13:10 #1
... Deve mettersi in coda agli altri 64916 "Questa Batteria potrebbe"....
riaw25 Agosto 2021, 13:27 #2
Originariamente inviato da: Gringo [ITF]
... Deve mettersi in coda agli altri 64916 "Questa Batteria potrebbe"....


inoltre da quel grafico la normalissima batteria al litio della mia macchina avrebbe già dovuto perdere il 50% della sua capacità, contando i cicli. nella realtà è a meno del 5%....
marchigiano25 Agosto 2021, 13:41 #3
Originariamente inviato da: riaw
inoltre da quel grafico la normalissima batteria al litio della mia macchina avrebbe già dovuto perdere il 50% della sua capacità, contando i cicli. nella realtà è a meno del 5%....


hai fatto 1000 cicli?
riaw25 Agosto 2021, 13:43 #4
Originariamente inviato da: marchigiano
hai fatto 1000 cicli?


no, circa 300...
ok, dal grafico avrebbe dovuto perdere il 35-40%, i conti non tornano comunque...
DevilsAdvocate25 Agosto 2021, 13:48 #5
Originariamente inviato da: riaw
no, circa 300...
ok, dal grafico avrebbe dovuto perdere il 35-40%, i conti non tornano comunque...


Quello è il grafico per LP30 con catodo al nichel, che come scritto nell'articolo non regge....

In ogni caso questa versione importa catodo al nichel ed elettrolita speciale mentre quella della GAC usa anodo di grafene "3DG". C'è da sperare che se sono valide entrambe possano essere tecnologie "combinabili" per darci finalmente delle batterie di nuova generazione.
marchigiano25 Agosto 2021, 15:17 #6
Originariamente inviato da: riaw
no, circa 300...
ok, dal grafico avrebbe dovuto perdere il 35-40%, i conti non tornano comunque...


hai fatto cicli 0-100-0?
frncr25 Agosto 2021, 15:25 #7
Originariamente inviato da: "
una densità energetica di 560 wattora per chilogrammo (Wh/kg)

Può sembrare una sottigliezza, ma il rapporto fra energia e massa si chiama più correttamente "energia specifica", mentre la densità energetica è meglio usarla quando si parla del rapporto fra energia e volume. Sono due grandezze non necessariamente correlate.
Sp3cialFx25 Agosto 2021, 15:28 #8
Originariamente inviato da: Gringo [ITF]
... Deve mettersi in coda agli altri 64916 "Questa Batteria potrebbe"....


si ma nella serie di "questa potrebbe essere la svolta" mi sembra uno dei risultati più sfigati: si può già fare a meno del cobalto, con stabilità più alta, l'unica cosa che si salva sono i Wh per kg che però la nota "sulla base del peso dei materiali attivi" lascia presagire che abbiano "barato" in quanto di norma il calcolo della densità energetica lo fai sulla batteria finita, non sul contenuto...
blobb25 Agosto 2021, 15:29 #9
Originariamente inviato da: Gringo [ITF]
... Deve mettersi in coda agli altri 64916 "Questa Batteria potrebbe"....


stesso immediato pensiero, sono anni che si legge sta solfa ....
frncr25 Agosto 2021, 15:33 #10
Originariamente inviato da: Sp3cialFx
si ma nella serie di "questa potrebbe essere la svolta" mi sembra uno dei risultati più sfigati: si può già fare a meno del cobalto, con stabilità più alta, l'unica cosa che si salva sono i Wh per kg che però la nota "sulla base del peso dei materiali attivi" lascia presagire che abbiano "barato" in quanto di norma il calcolo della energia specifica lo fai sulla batteria finita, non sul contenuto...


Fixed.

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