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Un ricercatore di Tesla ha appena pubblicato una ricerca che potrebbe rivoluzionare il mondo delle batterie per auto elettriche: una vita di milioni di miglia. Può sembrare fantascienza, ma vediamo più nel dettaglio di che cosa si tratta
Il miliardario visionario Elon Musk e patron di Tesla sembra aver messo a segno un altro gran bel colpo in un settore cruciale nei prossimi anni: quello delle batterie per auto elettriche. Infatti una nuova tecnologia potrebbe allungare il ciclo vitale delle auto e camion per milioni di miglia, migliaia di volte quella degli attuali veicoli a combustione interna. Infatti la nuova generazione di batterie per auto elettriche di Tesla potrebbe rendere possibile realizzare taxi robot automatici e camion elettrici a lungo raggio.
Il primo camion elettrico di Tesla
Ioni di litio: le batterie oggi
Attualmente la tecnologia più diffusa per realizzare batterie per auto elettriche e non solo – sfruttata anche da Tesla. Il principio chimico di base non è complesso: il terminale positivo è detto catodo (dove avviene la reazione di riduzione) e il terminale negativo è detto anodo (dove avviene la reazione di ossidazione). Dall’anodo partono gli elettroni che alimentano il circuito esterno e genera ioni positivi che si distaccano e si spostano attraverso una membrana semipermeabile e raggiungono il catodo dove si ricongiungono con gli elettroni completando il ciclo. La ricarica avviene polarizzando in senso opposto il sistema e invertendo il processo, fornendo ovviamente energia.
La tecnologia basata sui sali di litio è molto diffuso nel campo delle batterie per auto elettriche per via delle sue ottime prestazioni in termini di energia fornita su peso e per la durabilità nel tempo. Purtroppo ad oggi vanno molto bene in ambiti dove è richiesta poca potenza, come dispositivi mobili, ma sono più difficili da gestire in caso di potenze elevate. Inoltre i tempi di ricarica potrebbero essere un problema. Ecco perché aumentare l’autonomia è una delle prerogative di Tesla e di tutti i suoi competitor.
Principio di funzionamento di una cella agli ioni di litio, attualmente utilizzate per produrre batterie per auto elettriche
Tesla: batterie per auto elettriche da milioni di miglia
Il ricercatore Jeff Dahn ed il suo team sono partner di Tesla per la ricerca nel campo delle batterie per auto elettriche. Danh annuncia:
Le celle di questo tipo dovrebbero essere in grado di alimentare un veicolo elettrico per oltre un milione di miglia e durare almeno due decenni grazie all’immagazzinamento di energia in rete.
Tutti dettagli dello studio sono contenuti in un paper pubblicato nella rivista Journal of The Electrochemical Society (JES) e sembra aver impressionato non pochi addetti ai lavori. Secondo Doron Aurbach, redattore tecnico batterie e accumulo di energia per la rivista JES:
Questo articolo completo dovrebbe avere un impatto notevole nel campo delle batterie e dello stoccaggio di energia. È uno studio molto sistematico di uno dei gruppi di elettrochimica più famosi e prestigiosi al mondo È stato un piacere per me come redattore tecnico gestire questo documento, che conferma tutte le affermazioni sull’alta qualità e l’importanza di JES, una delle principali e prestigiose riviste di elettrochimica. JES offre un servizio eccellente alla comunità elettrochimica globale e a migliaia di membri ECS, indipendentemente dai fattori di impatto.
In poco tempo l’articolo di Dahn ha raggiunto oltre 30 mila visualizzazione dell’abstract e circa 17 mila download dell’articolo completo con numerose citazioni in tutto il mondo. Nell’articolo vengono approfondite nel dettaglio le tecnologie su cui si baseranno le nuove celle in modo da fornire informazioni utili per le ricerche future. L’idea è quella di utilizzare un catodo realizzato con materiali della famiglia dei Ni-rich NCM. La capacità specifica delle batterie per auto elettriche in questa maniera aumenta del 20% rispetto ai classici catodi realizzati con tecnologia Li-ion, la più diffusa attualmente.
Materiale Ni-rich NCM visto al microscopio e suo degradamento causato dalla ricarica
Il materiale prescelto per il catodo delle nuove celle è chiamato NCM 523 perché contiene il 50% do nickel, il 20% di cobalto e il 30% di manganese. Questo materiale per le batterie delle auto elettriche del futuro è stabile e rappresenta un punto di partenza molto promettente per studi futuri. Sono stati approfonditi inoltre altri elementi chiave come anodi di grafite e misture di solventi, additivi e nuovi sali per le soluzioni elettrolitiche.
Aurbach afferma anche le nuove batterie per auto elettriche descritte nell’articolo del team di ricerca affiliato a Tesla potrebbero essere usate anche subito:
Tuttavia, poiché l’obiettivo dello studio era fornire un riferimento affidabile e per la tecnologia delle batterie agli ioni di litio, la densità specifica di energia delle batterie descritte non è la più elevata rispetto a ciò che può essere realmente raggiunto dalle batterie agli ioni di litio avanzate. Sulla base dello studio, saranno presto sviluppate batterie agli ioni di litio che consentono di guidare oltre 500 chilometri (oltre 300 miglia) tra una carica e l’altra.
Ancora quindi non si può gridare al miracolo, ma certamente con 500 chilometri di autonomia le batterie per auto elettriche del futuro saranno sempre più vicine agli standard dei motori a combustione. Certo raggiungere il milione di miglia è un obiettivo ancora distante, ma i risultati di questo e dei prossimi studi del team di ricerca di Jeff Dahn unito agli investimenti di Tesla potrebbero presto portare ad un svolta.
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