Auto elettriche: autonomia di 500 km con batterie al silicio

Auto elettriche: autonomia di 500 km con batterie al silicio

Grazie agli anodi in silicio le batterie agli ioni di litio diventeranno più leggere ed efficienti.

Una équipe di ricercatori della University of Waterloo ha ideato una nuova tecnologia basata sul silicio in grado di aumentare la capacità di stoccaggio delle batterie agli ioni di litio. L’invenzione è stata descritta sulla rivista scientifica Nature Communications.

Le batterie prodotte con l’innovativa tecnologia sarebbero più capaci, leggere e occupererebbero meno spazio, permettendo di aumentare l’autonomia delle auto elettriche fino a 500 km.

Le batterie al silicio potrebbero trovare largo impiego nei veicoli a zero emissioni e in qualsiasi dispositivo elettronico portatile. L’équipe di scienziati coordinata dal professor Zhongwei Chen ha sfruttato il silicio e un metodo di produzione a basso costo per incrementare la durata e le prestazioni delle batterie agli ioni di litio convenzionali.

Secondo le stime diffuse dagli scienziati le batterie al silicio possono incrementare la densità energetica del 40% e fino al 60% rispetto alle tecnologie disponibili attualmente sul mercato. La possibilità di stoccare più energia in uno spazio ridotto è fondamentale non soltanto per migliorare le prestazioni delle auto elettriche, ma anche per realizzare dispositivi indossabili più efficienti e leggeri.

Le batterie agli ioni di litio tradizionali sono realizzate con anodi in grafite. L’équipe di ingegneri dell’università di Waterloo ha scoperto che gli anodi in silicio aumentano la capacità dei sistemi di accumulo permettendo di produrre batterie che contengono una quantità di energia fino a 10 volte superiore. Come illustra il Prof. Chen:

La grafite viene impiegata ormai da molti anni per costruire gli elettrodi negativi nelle batterie agli ioni di litio, ma con i progressi tecnologici compiuti dai sistemi di accumulo questo materiale rischia di trasformarsi in un tallone d’Achille perché può contenere solo quantità limitate di energia.

I ricercatori hanno dovuto risolvere alcune criticità per creare batterie con anodi in silicio. Lo scoglio più grande è stato impedire la perdita di energia causata dalla contrazione e dall’espansione del silicio durante i cicli di ricarica. Le variarioni di volume del silicio creavano delle crepe che riducevano le performance delle batterie innescando cortocircuiti e malfunzionamenti.

Grazie alle competenze del General Motors Global Research and Development Centre i ricercatori hanno sviluppato un trattamento termico che permette di fabbricare elettrodi al silicio che non si espandono eccessivamente durante il ciclo di ricarica.

Questo metodo estende la durata della batteria a oltre 2000 cicli di ricarica incrementandone al contempo la capacità. La tecnologia è già matura per il mercato. Le nuove batterie dovrebbero entrare in commercio entro il prossimo anno.

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