Immagina questa scena. Hai appena parcheggiato la tua auto elettrica ed entri in un bar. Il tempo di prendersi un caffé e sorpresa: la vettura si è ricaricata completamente ed è pronta di nuovo a percorrere 500 chilometri. Tutto questo potrebbe essere reso possibile da delle speciali batterie al litio sviluppate da un gruppo di ricerca della Pennsylvania State University guidato da Chao-Yang Wang, professore di ingegneria meccanica. Per le automobili elettriche potrebbe essere un'autentica svolta, lo strumento che ne permetterebbe una più ampia diffusione. Secondo un'indagine effettuata dall’Osservatorio Auto Findomestic, tra i motivi che tengono ancora lontani gli automobilisti dalle vetture elettriche ci sono proprio i tempi di ricarica, considerati troppo lunghi in confronto a un normale rifornimento dal benzinaio.
In che cosa consiste l'innovazione presentata dai ricercatori americani sulla rivista Joule? L'argomento è molto complesso ma proviamo a semplificare. Per effettuare una ricarica in soli 10 minuti occorrono batterie in grado di assorbire una potenza di 400 chilowatt. Il punto è che le batterie al litio di solito si deteriorano quando vengono caricate rapidamente a temperature inferiori a 10 gradi. D'altro canto, le temperature più elevate permettono di aumentare l'efficienza, ma lunghi periodi di esposizione al calore danneggiano la batteria. Inoltre, maggiore è la rapidità della ricarica, maggiore è la tendenza degli ioni di litio, che si spostano dall’elettrodo positivo a quello negativo, a depositarsi sulla superficie dell'elettrodo negativo, facendo diminuire la vita della batteria.
Gli studiosi hanno pensato allora di aggirare questi ostacoli riscaldando preventivamente la batteria a una temperatura superiore a quella necessaria per far accumulare le placche di litio sull’elettrodo negativo e inserendo pellicole di nichel dello spessore di 1 micron tra gli strati dell’elettrodo. In meno di mezzo minuto il nichel reagisce alla corrente, portando l’intera batteria alla temperatura di 60 gradi centigradi. Con questo espediente, spiegano i ricercatori, la batteria può sopportare 2.500 cicli di ricarica, corrispondenti a circa 750 mila chilometri percorsi con l'auto. Chao-Yang Wang ha già annunciato che il prossimo obiettivo del suo team di ricerca è realizzare una batteria che si ricarica in soli 5 minuti.
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Fonte| "Asymmetric Temperature Modulation for Extreme Fast Charging of Lithium-Ion Batteries" pubblicato su Joule il 30 ottobre 2019