Sviluppo di una batteria al litio-metallo con oltre 500 Wh/kg
Le attuali batterie delle auto elettriche hanno in genere una densità energetica di 200-250 Wh/kg, che è già un valore relativamente alto. I sistemi di accumulo di energia domestici hanno al massimo la metà di questo valore.
Tuttavia, una batteria di questo tipo, con una capacità praticabile di forse 70 wattora, pesa circa 300 kg (660 libbre). Una maggiore densità energetica potrebbe quindi far risparmiare un'enorme quantità di massa, che a sua volta ridurrebbe i consumi e aumenterebbe la dinamica di guida.
La batteria presentata dall'Università di Scienza e Tecnologia della Cina (USTC) a Hefei, con una densità energetica di 505,9 Wh/kg, potrebbe quindi far risparmiare 150 kg di zavorra in un colpo solo.
Per fare un confronto: la densità energetica della benzina e del diesel è di circa 10.000 Wh/kg. Tuttavia, l'efficienza del motore a combustione è notevolmente peggiore e una volta che il carburante è stato bruciato, non può essere semplicemente ricaricato.
Distanze molecolari adattate
Questo valore comunque elevato è possibile con una batteria al litio-metallo, che negli esperimenti precedenti è rimasta lontana dal sopravvivere a 50 cicli di carica. Secondo lo studio, gli esperimenti precedenti in questo settore miravano ad aumentare la concentrazione dell'elettrolita.
La struttura della nuova batteria, che a 500 Wh/kg è sopravvissuta a 130 cicli con poca perdita di capacità, è significativamente diversa. A soli 400 Wh/kg, ancora significativamente superiori alle celle di batterie commerciali, sono stati raggiunti oltre 300 cicli di carica.
Invece del solito concentrato di ioni di litio, anioni e altre particelle inorganiche, viene utilizzata una struttura compatta con un gran numero di ioni di litio, che trasporta gli elettroni insieme e li consegna all'anodo in pacchetti più grandi.
In questa struttura molto più grande, che è circa 50 volte più grande di prima, gli ioni di litio sono più vicini tra loro. Circa un centinaio, invece di uno solo, emettono elettroni in forma concentrata. Questo crea un elettrolita solido sopra l'anodo, che si traduce in una stabilità notevolmente migliorata.
Sarà certamente interessante vedere fino a che punto il principio potrà essere ottimizzato. Dopo tutto, anche 300 cariche sono ancora un po' poche. Se la batteria dovesse percorrere 500 km (300 miglia), si dovrebbe prevedere un calo della capacità dopo 150.000 km (90.000 miglia).
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