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Ricarica in 10 minuti? Sì, con le batterie a 60 gradi

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Ricarica in 10 minuti per un pieno di elettricità. Vale a dire circa 300 km di autonomia per un’auto elettrica di medie dimensioni. Tempi che colmerebbero il gap con le auto a metano e renderebbero l’EV competitiva anche rispetto alle termiche tradizionali, a benzina e a gasolio. 

Chao-Yang Wang

La vita si allunga a 15 anni

La ricarica in 10 minuti è tecnicamente possibile, sostiene Chao-Yang Wang della PennState University. In prospettiva è addirittura ipotizzabile scendere a 5 minuti. E’ solo questione di temperature. A 20 gradi centigradi qualsiasi batteria auto litio-ioni  ricaricata ad altissima potenza si degraderebbe molti velocemente. Ma a 60 gradi potrebbe accettare 2.500 ricariche (750 mila km, vale a dire circa 15 anni con una normale percorrenza annua) a 400 kW di potenza, senza alcun problema.

Dendriti, lo spauracchio delle batterie

Una formazione di dendriti

Quello che ha scoperto lo staff di ricercatori guidato da Wang è che i danneggiamenti provocati dal passaggio troppo veloce degli ioni di litio dal polo positivo e quello negativo, non si manifestano a determinate temperature. Alle normali temperature di esercizio di una batteria, attorno ai 20 gradi centigradi, dopo 60 cicli di ricarica a 400kW si formano depositi solidi sulla superficie del  polo negativo. Si tratta di  una sorta di placche a forma di cristalli, chiamate dendriti,   che riducono l’efficienza della batteria rischiando perfino di provocare cortocircuiti.

Wang e i suoi, ipotizzando che a temperature più alte questo fenomeno non si manifesti, hanno  provato ricariche a 40, 49 e 60 gradi, sempre alla potenza di 400 kW. Scoprendo così che a 60 gradi le prestazioni delle batterie in termini di degrado non si discostano molto da quelle di batterie ricaricate a potenze molto inferiori. Una ricarica in 10 minuti diventa realtà.

La soluzione di Wang: pellicole di Nickel 

La condizione è che le celle siano portate alla temperatura di 60 gradi molto velocemente,  un istante prima di accettare la ricarica. Il team di Wang ha risolto il problema inserendo pellicole di nickel dello spessore di un micron  fra gli strati dell’elettrodo. Il nickel reagisce alla corrente riscaldando l’intera struttura in meno di 30 secondi fino a i 60 gradi necessari per impedire la formazione delle concrezioni solide sulla sua superficie.

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11 COMMENTI

  1. Produrre energia elettrica attraverso generatori Diesel, anche bruciando oli vegetali, è oggi del tutto anacronistico.

    A Genova, Ansaldo Energia produce la turbina GT36-S5, famosa come “Monte Bianco”, ai massimi livelli di potenza ed efficienza in Europa per la produzione di energia elettrica dal gas.

    Il rendimento teorico di un motore a benzina/metano a ciclo Otto o Atkinson o Miller non supera il 37%, purtroppo quello reale è inferiore al 15%.

    Per questo è evidente che risulta più efficiente bruciare gas metano con una turbina a gas ad alta efficienza come la “Monte Bianco” che ha un rendimento energetico reale pari al 63%, producendo energia elettrica con il termoelettrico, riducendo le emissioni di ossidi di azoto e di anidride carbonica, pur con la perdita di energia delle linee di trasmissione ad alta tensione.

    https://www.ilsole24ore.com/art/viaggio–turbina-gas-piu-potente-d-europa–AEmGzx5D

    https://www.ansaldoenergia.com/PowerGenJuly2018/files/assets/common/downloads/publication.pdf

    • e notare con che facilità certa gente che giunge a conclusioni nefaste sull elettrico sentenziando su argomenti che in maniera manifesta non conosce assolutamente . purtroppo la trieste realtà e che molta gente , soprattutto nell ambito della riparazione e della manutenzione dei mezzi endotermici è spaventata a morte da questo cambiamento epocale che li trasformerebbe da guru assoluti a d analfabeti totali del settore.

      • Tutti i costruttori sono alle prese con una storica transizione dal motore a combustione ai propulsori ibridi ed elettrici a emissioni zero (che non inquinano l’aria, ma che non sono, secondo qualche studio, molto meno inquinanti degli altri nell’intero ciclo di vita). Centinaia di miliardi di dollari in vestiti nello sviluppo dei veicoli a batteria fortemente voluti dai governi europei (ma anche in Cina) per abbattere le emissioni di CO2 (che innesca l’effetto serra) e ossidi di azoto che avvelenano l’aria delle nostre aree urbane mettendo a repentaglio la salute che ci vive stanno singendo le cause automobilistiche ad attraversare il «deserto dei profitti» evocato da Alix Partners.

        McKinsey, ha parlato di «tempesta perfetta« che si prospetta per l’industria automobilistica, sempre a causa della montagna di investimenti che sta prosciugando i profitti.

        E c’è la questione fondamentale.

        Non devi solo produrre.

        Devi vendere, se vuoi evitare le multe miliardarie minacciate dalla Commissione europea a partire dal 2021, questo è il vero problema.

        Per evitare le multe in arrivo i clienti europei nel 2021 dovrebbero acquistare 2,2 milioni di auto elettriche e ibride plug-in. Il che equivale a 11 volte quanto hanno acquistato lo scorso anno.

        Andrà così?

        Molto probabilmente no, anche se sono convinto che le case automobilistiche abbasseranno i prezzi per vendere più elettriche.

        Cosa accadrà a Bruxelles: decideranno di penalizzare l’industria tecnologicamente e industrialmente più avanzata del continente per renderla veramente avanzata o rivedranno i valori delle emissioni?

        • Gli obblighi alla riduzione delle emissioni di CO2 sono molto stringenti, come anche noi scrivemmo il 9 settembre
          (https://www.vaielettrico.it/case-auto-vendere-un-milione-di-ev-in-europa-e-dobbligo/). Quasi tutti i produttori sono ben lontani dal raggiungere quell’obiettivo e rischiano di incorrere in penalità che sfiorano l’assurdo: un miliardo di euro per ogni grammo di CO2 in eccesso. Credo anch’io che alla fine l’Europa dovrà allentare i vincoli. Ma credo anche che le case automobilistiche spingeranno sulle elettriche anche a costo di venderle in perdita. E questo per rispondere a chi sostiene che l’auto elettrica sia una “trovata delle lobby per fare business”. Non è così. Questo è il vero dramma, come giustamente sottolinea la ricerca di Alix Partners citata da Alberto.

  2. Che scopertona! Lo si sa da decenni. Il problema è che riscaldarle serve energia, che sia fossile o altro. E addio al risparmione dell’auto elettrica. Che non è altro una bufala che non fa risparmiare per nulla e inquina lo stesso. Per generare elettricità, nelle centrali elettriche, si usano i motori diesel in caso di forte richiesta o comunque quando non c’è abbastanza fornitura.
    Quindi per ricaricare le batterie elettriche si debbono:
    1 – utilizzare motori diesel
    2 – scaldare le batterie con l’elettricita, usando sempre i motori diesel
    3 – (a lungo termine) smaltire le batterie esauste e non piu ricaricabili.
    Dove sta la convenienza se non nelle tasche dei produttori di automobili?
    Ma gli allocchi abboccano sempre.

    • Il trovato d’Ingegno, brevettato internazionalmente, è nel sistema utilizzato per portare l’accumulatore alla temperatura di 60 gradi un istante prima di ricaricarlo, semplicemente rivestendo gli stati dell’elettrodo con una superficie di nickel dello spessore di un micron che interessato alla corrente elettrica provoca il riscaldamento dell’accumulatore in pochi secondi eliminando il rischio corto circuito causato dalle concrezioni che diramandosi collegherebbero i due elettrodi.

      Il gruppo interruttore-riscaldatore può essere collegato elettricamente in parallelo con la batteria per formare un circuito riscaldatore-interruttore batteria.

      Inoltre, il circuito di riscaldamento-interruttore batteria è configurato per essere collegato direttamente con la stazione di ricarica. In questo modo l’elemento riscaldante viene alimentato principalmente dal caricatore quando questo è collegato elettricamente alla batteria.

      SYSTEMS AND METHOD OF BATTERY CHARGING ASSISTED BY HEATING
      Publication number: 20190319321
      Publication date: October 17, 2019
      Inventor: Chao-Yang WANG

      Fast charging of lithium-ion batteries at all temperatures
      Xiao-Guang Yang, Guangsheng Zhang, Shanhai Ge, and Chao-Yang Wang
      PNAS July 10, 2018 115 (28) 7266-7271; first published June 25, 2018 https://doi.org/10.1073/pnas.1807115115
      Edited by Alexis T. Bell, University of California, Berkeley, CA, and approved June 1, 2018 (received for review April 24, 2018)

      https://www.pnas.org/content/115/28/7266
      https://techxplore.com/news/2019-10-lithium-ion-battery-electric-vehicle.html

    • Per quanto rileva la ricerca indirizzata al recupero degli elementi costituenti le batterie agli ioni di litio ovviando al processo pirolitico ed evitando così lo sprigionarsi di gas tossici, riporto due esempi interessanti.

      In Italia la ricerca è a buon punto grazie all’impegno dei ricercatori dell’Iccom, l’Istituto di chimica dei composti organometallici del Cnr, e Cobat, Consorzio nazionale per la raccolta e il riciclo delle batterie, a breve il deposito brevettale europeo, se non è già stato fatto.

      Più avanzato il processo di recupero dell’American Manganese Inc. (AMY) che ha depositato all’ufficio brevetti e marchi degli Stati Uniti un brevetto per la tecnologia di riciclo dei materiali dei catodi delle batterie agli ioni di litio attraverso un processo di recupero a basso costo con fasi di elaborazione minime, più conveniente dell’estrazione delle materie prime in miniere.

      Il processo si riferisce al riciclaggio dei catodi delle batterie usate agli ioni di litio, con l’obiettivo di recuperare il contenuto di litio, cobalto, nichel, manganese e alluminio delle batterie NCA (Li-Ni-Co), NMC (Li-Ni-Mn-Co) e LCO (Li-Oxide Co), le più comunemente utilizzate.

      I costi di riciclo per la estrazione e di materiali catodici agli ioni di litio in questo processo brevettato RecycLiCo ™ risulterebbero inferiori a $ 1 per chilogrammo di materiale catodico trattato.

      https://www.youtube.com/watch?v=YoLREWte_Gw

      https://recyclico.com/american-manganese-granted-its-second-patent-in-lithium-ion-battery-recycling/

      https://recyclico.com

    • Non le sorge il dubbio che il business stia nel mantenere lo status quo? I produttori di automobili guadagnano sulle diesel e benzina e ci rimettono un mucchio di soldi sulle elettriche…

      • Giustissimo. E comunque, fatta eccezione per pochi piccoli generatori ad uso privato e d’emergenza, In Italia non è in funzione alcuna centrale a olio combustibile.

  3. Una soluzione semplice ed economica per conferire nuove prestazioni e rendere stabili le batterie agli ioni di litio, eliminando il rischio dendriti.

    I fisici avevano affermato che l’era del litio era ormai giunta al culmine, ma questa semplice novità tecnologica prolungherà l’uso delle attuali batterie riducendo i tempi di ricarica e il rischio fatale del Thermal Runaway.

    Senza far nomi ci sono già sistemi “battery preheating” ma non sembrano funzionare efficacemente.

    Questa scoperta e l’accorgimento approntato è di una semplicità disarmante ed è economica da attuare.

    Ora resta da risolvere solo il problema della diminuzione del costo della batteria e la diffusione dei punti di ricarica.

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