Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti crea un centro di ricerca sulle batterie EV allo stato solido da 11 milioni di dollari per esplorare gli ioni ceramici come alternativa al litio
Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) ha concesso 10,9 milioni di dollari ai ricercatori dell'Università del Michigan (U-M) per esplorare la fattibilità degli ioni ceramici come alternativa al litio nelle future batterie EV allo stato solido https://www.notebookcheck.net/Solid-state-EV-batteries-without-expensive-lithium-made-possible-by-magnesium-conductivity-breakthrough.638783.0.html. L'università sta studiando da tempo l'uso di un elettrolita solido ceramico al posto di quello liquido infiammabile utilizzato nelle attuali batterie EV.
I risultati dello studio sono stati così promettenti da attirare l'attenzione dell'Energy Frontier Research Center del DOE, che ha erogato una sovvenzione quadriennale per istituire un centro di ricerca MUSIC (Mechano-chemical Understanding of Solid Ion Conductors) presso l'U-M. Secondo Jeff Sakamoto, professore di ingegneria meccanica all'U-M e nuovo direttore del centro MUSIC:
Larecente scoperta di conduttori ionici ceramici che presentano contemporaneamente prestazioni e stabilità senza precedenti ha il potenziale per cambiare il panorama delle tecnologie di stoccaggio dell'energia elettrochimica... Il nostro nuovo centro cerca di colmare le lacune di conoscenza fondamentali relative alla meccanochimica con un gruppo eterogeneo di ricercatori che provengono da campi di studio diversi.
Chi riuscirà a padroneggiare la tecnologia delle batterie allo stato solido, più sicura ed economica, in grado teoricamente di raddoppiare la densità energetica delle batterie al litio, vincerà la corsa multimiliardaria per i veicoli elettrici e i sistemi di accumulo dell'energia, da cui i primi investimenti del governo nella promettente tecnologia agli ioni di ceramica:
- La grafite può contenere solo uno ione di litio ogni sei atomi di carbonio, il che le conferisce una capacità specifica di circa 350 milliampereora per grammo (mAh/g.) Il litio metallico in una batteria allo stato solido ha una capacità specifica di 3.800 mAh/g. Le attuali batterie agli ioni di litio raggiungono una densità energetica totale di circa 600 wattora per litro (Wh/L) a livello di cella. In linea di principio, le batterie allo stato solido possono raggiungere i 1.200 Wh/L
- Per risolvere il problema della combustione del litio metallico, gli ingegneri dell'U-M hanno creato uno strato di ceramica che stabilizza la superficie, impedendo la formazione di dendriti e prevenendo gli incendi. Ciò consente alle batterie di sfruttare i vantaggi del litio metallico - densità energetica e alta conduttività - senza i pericoli di incendi o di degrado nel tempo.
Un altro professore di ingegneria meccanica dell'Università del Michigan, Neil Dasgupta, che sarà il vicedirettore dell'hub MUSIC del DOE, afferma che ora c'è la fase pratica da svolgere:
Tuttavia, prima di poter realizzare una commercializzazione su larga scala, permangono ostacoli critici, molti dei quali riguardano le proprietà meccaniche uniche che emergono nelle interfacce solido-solido delle celle elettrochimiche. Un obiettivo generale di MUSIC è quello di rivelare i meccanismi fondamentali di come le sollecitazioni meccaniche e le deformazioni interagiscono con l'elettrochimica, che informeranno gli sforzi futuri per scalare e accelerare la commercializzazione della tecnologia di accumulo di energia di prossima generazione.
Il centro di ricerca, sponsorizzato dal DOE, si propone anche di trovare il metodo più economico per la produzione di batterie allo stato solido e di esplorare il modo in cui le chimiche al litio o al sodio metallico con conduttori ionici in ceramica perdono la loro capacità di carica nel tempo rispetto all'attuale tecnologia agli ioni di litio per automobili, telefoni o computer portatili.
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