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26.04.2021 - 12:480

Un nuovo prototipo di batteria strutturale

Dalla fibra di carbonio l’accumulo senza massa con risultati 10 volte migliori rispetto a tutte le precedenti versioni

Nelle attuali auto elettriche le batterie possono arrivare anche al 25% del peso complessivo senza tuttavia svolgere alcuna funzione portante. Una soluzione alternativa potrebbe essere quella delle cosiddette “batterie strutturali”, ovvero batterie che funzionano sia come fonte di alimentazione che come struttura del veicolo, ad esempio nella carrozzeria. Tale sistema viene anche definito “accumulo senza massa” perché il peso della batteria svanisce quando appunto diventa parte della struttura portante.
Il primo tentativo di realizzare una batteria strutturale risale già al 2007, ma finora si è dimostrato difficile produrre batterie con buone proprietà elettriche e meccaniche. Oggi, i ricercatori della Chalmers University of Technology di Göteborg, in Svezia, hanno realizzato una batteria strutturale che promette di offrire prestazioni dieci volte migliori rispetto a tutte le versioni precedenti. La nuova batteria, sviluppata in collaborazione con il KTH Royal Institute of Technology di Stoccolma, contiene celle in fibra di carbonio, un composto che funge contemporaneamente da elettrodo, conduttore e materiale portante. Ciò conferisce proprietà superiori a qualsiasi tentativo fatto finora, in termini di energia stoccata, rigidità e resistenza.
La batteria, nello specifico, ha una densità di energia di 24 Wh/kg, pari al 20% di capacità rispetto alle batterie agli ioni di litio oggi disponibili. Essendo però integrabile nella struttura dei veicoli, ne permette di ridurre drasticamente il peso. Ciò significa che occorrerà meno energia per guidare un’auto elettrica, mentre la minore densità si tradurrà in una maggiore sicurezza. Inoltre, con una rigidità di 25 GPa, il dispositivo può competere con molti altri materiali da costruzione normalmente utilizzati.
«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 ed ottenere una capacità di accumulo competitiva assieme alla rigidità», ha dichiarato il responsabile del progetto Leif Asp.
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, che sono separati da un tessuto in fibra di vetro, in una matrice elettrolitica. Lo step successivo prevede la sostituzione del foglio di alluminio con un’altra fibra di carbonio e il separatore in fibra di vetro con una variante ultrasottile. L’obbiettivo del professor Asp e del suo team è di arrivare a una densità di energia gravimetrica di 75 Wh/kg e a una rigidità di 75 GPa. Questo nuovo progetto dovrebbe essere completato entro due anni.
«La prossima generazione di batterie strutturali ha un potenziale fantastico. Se si guarda alla tecnologia dell’elettronica di consumo, potrebbe davvero essere possibile entro pochi anni costruire smartphone, laptop, o e-bike che pesino la metà di quelle attuali e siano più compatti», ha concluso Asp.

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