Accumulo “senza massa”, dalla fibra di carbonio la nuova batteria strutturale

I ricercatori della Chalmers University of Technology hanno prodotto una batteria strutturale che offre prestazioni 10 volte migliori rispetto a tutte le versioni precedenti. Contiene fibra di carbonio che funge contemporaneamente da elettrodo, conduttore e materiale portante

Batterie ricaricabili al litio, croce e delizia della moderna mobilità. Nelle auto elettriche costituiscono una buona fetta del peso (e del prezzo) del veicolo, senza svolgere alcuna funzione portante. Eppure una batteria strutturale, in grado d’essere parte integrante, ad esempio, della carrozzeria, fornirebbe una grande svolta al settore. Su quello che nell’ambiente viene definito “accumulo senza massa”, sta lavorando un gruppo di scienziati della Chalmers University of Technology.

Lo sviluppo di batterie strutturali presso l’ateneo svedese va avanti da molti anni, focalizzandosi sulle proprietà di alcune fibre di carbonio. Questo materiale, infatti, oltre ad offrire rigidità e resistenza, possiede una buona capacità di immagazzinare chimicamente l’energia elettrica. Il lavoro in questo campo è stato nominato da Physics World come una delle dieci più grandi scoperte scientifiche del 2018.

In realtà, il primo tentativo di realizzare una batteria strutturale risale addirittura nel 2007, ma finora l’accumulo senza massa ha sempre mostrato vistose mancanze in ambito elettrico o meccanico. I ricercatori di Chalmers, in collaborazione con il KTH Royal Institute of Technology di Stoccolma, hanno compiuto un eccezionale passo avanti. Il nuovo dispositivo, infatti, possiede proprietà superiori a qualsiasi tentativo fatto sino ad oggi, in termini di energia stoccata, rigidità e resistenza. Nel dettaglio, le prestazioni multifunzionali raggiunte sono dieci volte superiori rispetto ai precedenti prototipi.

La nuova batteria strutturale ha una densità di energia di 24 Wh / kg, pari al 20 per cento di capacità rispetto alle batterie a ioni di litio attualmente disponibili. Ma, essendo integrabile nella struttura, il peso dei veicoli può essere notevolmente ridotto. In altre parole servirà meno energia per guidare un’auto elettrica, mentre la minore densità si tradurrà in una maggiore sicurezza. E con una rigidità di 25 GPa, il dispositivo può davvero competere con molti altri materiali da costruzione comunemente usati.

“I precedenti tentativi di realizzare batterie strutturali hanno portato a celle con buone proprietà meccaniche o buone proprietà elettriche. Ma qui, utilizzando la fibra di carbonio, siamo riusciti a progettare ad ottenere una capacità di accumulo competitiva assieme alla rigidità”, spiega Leif Asp, a capo del progetto.

L’unità possiede un elettrodo negativo in fibra di carbonio e uno positivo costituito da un foglio di alluminio rivestito di fosfato di ferro e litio. Sono separati da un tessuto in fibra di vetro, in una matrice elettrolitica. Il prossimo passo sarà sostituire il foglio di alluminio con un’altra fibra di carbonio e il separatore in fibra di vetro con una variante ultrasottile. Asp stima che le modifiche potrebbero portare ad una densità di energia di 75 Wh / kg e una rigidità di 75 GPa. Il nuovo progetto dovrebbe essere completato entro due anni.

Fonte: https://www.rinnovabili.it

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