Uno dei maggiori nemici delle batterie è il freddo. In particolare per i veicoli elettrici questo è un grande problema, perché significa veder ridotta fino al 40% la propria autonomia di viaggio, come si legge da uno studio che è stato pubblicato su Nature. Ora però un team di ricercatori della Penn State University e della EC Power (società che ha sede all’interno del College) ha ideato un nuovo tipo di batteria in grado di riscaldarsi da sola se la temperatura scende al di sotto degli 0 °C.

Non tutti i tipi di batterie subiscono le stesse conseguenze, diciamo che quelle più esposte al freddo sono quelle che ne risentono di più in termini di prestazioni, come spiega Chao-Yang Wang, Cattedra di ingegneria meccanica, professore di ingegneria chimica, di scienza dei materiali e ingegneria e direttore dell’Electrochemical Engine Center:

Questo può non essere un problema per cellulari e computer portatili, ma è un enorme ostacolo per i veicoli elettrici, i droni, i robot posti all’aperto e le applicazioni spaziali.

La nuova batteria che è stata creata è agli ioni di litio, pesa l’1,5% rispetto alle batterie tradizionali e costa solo lo 0,04% in più. Il processo di riscaldamento avviene grazie ad una lamina di nichel (materiale efficiente e a basso costo) dello spessore di 50 micrometri. Questa ha un’estremità collegata al polo negativo, mentre l’altra esce all’esterno della batteria, creando una terza parte terminale. Un sensore di temperatura collegato ad un interruttore permette di comandare un flusso di elettroni attraverso la lamina che va a completare il circuito.

In tal modo il foglio di nichel si riscalda e così facendo riscalda anche la parte interna della batteria. Quando vengono raggiunti gli 0 °C l’interruttore stoppa il processo e la batteria inizia a funzionare normalmente. Questo nuovo accumulatore autoriscaldante è in grado di passare da -20 °C a 0 °C in meno di 20 secondi e va da -30 °C a 0 °C in 30 secondi.

Tutto questo consumando rispettivamente il 3,8% e il 5,5% dell’energia in esso stoccata. La prossima frontiera di questo studio è arrivare alla realizzazione di una nuova tipologia di batterie intelligenti, che possano adattarsi a diverse condizioni mantenendo la loro efficienza. Come afferma Wang:

Come prossima mossa vorremmo ampliare il lavoro per arrivare ad un nuovo paradigma chiamato “SmartBattery”.

Pensiamo di poter utilizzare simili strutture e principi per regolare attivamente la sicurezza, le prestazioni e la durata della batteria.

21 gennaio 2016
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