Le batterie al litio autoriscaldanti sono capaci di sopportare 4.500 cicli di carica rapida a zero gradi
(Rinnovabili.it) – Le batterie al litio sono pronte a sfidare il freddo estremo. Questi dispositivi d’accumulo non vanno, per loro “natura”, troppo d’accordo con i climi rigidi: sotto i 10° C, infatti, la loro resistenza interna aumenta e la tensione si attenua. Il risultato diretto è che la loro capacità di carica diminuisce, regalandogli una vita più breve. Da alcuni anni però un team di ingegneri della Pennsylvania State University sta lavorando per rendere le batterie al litio in grado di auto-riscaldarsi e mantenere alte le prestazioni anche con temperature sotto lo zero. “I veicoli elettrici sono popolari sulla costa occidentale perché il tempo è favorevole”, spiega Xiao-Guang Yang, assistente ricercatore alla Penn State. “Ma una volta trasferiti sulla costa orientale o in Canada, il problema diventa enorme: noi abbiamo dimostrato che le batterie possono essere caricate rapidamente indipendentemente dalla temperatura esterna”.
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Nel 2016 il gruppo aveva pubblicato un articolo in cui dimostrava la capacità di ridurre la formazione interna di dendriti di litio – la causa del malfunzionamento – grazie ad una nuova struttura cellulare. Il “trucco” consiste nell’inserire una sottile lamina metallica che, impiegando una piccolissima parte dell’energia della batteria, si riscalda proteggendo l’intero dispositivo dal freddo. In questi anni Yang e colleghi sono riusciti a migliorare le prestazioni, consentendo non solo di proteggere l’unità, ma permettendo anche una ricarica rapida a temperature sotto i 7° C.
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Per creare le loro batterie al litio autoriscaldanti il team utilizza un sottile foglio di nichel con un’estremità collegata al terminale negativo e l’altra che si estende all’esterno della cella per creare un terzo terminale. Un sensore di temperatura collegato a un interruttore fa scorrere gli elettroni attraverso la lamina di nichel per completare il circuito quando la temperatura è inferiore a quella ambientale. Questo permette di riscaldare rapidamente il foglio di nichel. Quando la temperatura interna della batteria è al di sopra della temperatura ambiente, l’interruttore si apre e la corrente elettrica fluisce nel dispositivo per caricarlo rapidamente.
I ricercatori riportano i risultati dei loro test sui prototipi nell’ultima edizione di Proceedings of the National Academy of Sciences. Hanno scoperto che le loro batterie al litio autoriscaldanti sono capaci di sopportare 4.500 cicli di carica rapida (15 minuti) a zero gradi centigradi, con una perdita di capacità del 20%, pari a circa 12,5 anni di funzionamento in un veicolo elettrico.