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Batteria sperimentale può aumentare di 10 volte l’autonomia delle auto elettriche: possibile svolta

Un team di ricerca sudcoreano ha sviluppato una tecnologia innovativa in grado di aumentare di almeno 10 volte l’autonomia delle batterie per auto elettriche (EV), mantenendole stabili ed efficaci. Ecco come funziona.
A cura di Andrea Centini
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Scienziati della Corea del Sud hanno creato una tecnologia per batterie potenzialmente rivoluzionaria, in grado di aumentare l'autonomia delle auto elettriche almeno di dieci volte. Il numero di chilometri percorribili con un “pieno” di corrente è considerato uno dei più grandi limiti dei veicoli elettrici, non solo per la distanza in sé, ma anche per il fatto che il tempo necessario per ricaricare il mezzo è sensibilmente più lungo di quello per fare benzina o diesel alla pompa. Avere batterie con un'autonomia almeno dieci volte quella attuale, mantenendo ovviamente durata della vita, stabilità e costi delle batterie tradizionali, renderebbe il mercato delle EV ancor più appetibile e interessante, favorendo la necessaria transizione che ci porterà all'abbandono dei combustibili fossili.

A mettere a punto la tecnologia rivoluzionaria in grado di prolungare sensibilmente la durata delle batterie è stato un team di ricerca sudcoreano guidato da scienziati del Dipartimento di Chimica e del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali della Pohang University of Science and Technology (POSTECH), che hanno collaborato a stretto contatto con i colleghi del Dipartimento di Ingegneria Chimica e Biomolecolare della Sogang University di Seoul. I ricercatori, coordinati dai professori Tu Soo Kim, Jaegeon Ryu e Soo Jin Park, hanno sviluppato nello specifico un innovativo legante polimerico che sfrutta il legame idrogeno e la forza di Coulomb – la forza esercitata da un campo elettrico su una carica elettrica – per migliorare il materiale anodico della batteria.

Nelle batterie convenzionali agli ioni di Litio (Li) sono presenti anodi di grafite, che risultano sì stabili e affidabili, ma hanno una capacità limitata. I materiali anodici ad alta capacità sono considerati molto promettenti nello sviluppo delle batterie di nuova generazione, tuttavia hanno un problema significativo che ne limita le applicazioni pratiche, ovvero il “rapido esaurimento della capacità dovuto alle enormi variazioni di volume durante i cicli di carica-scarica”, come spiegato nell'abstract dello studio. In parole semplici, non garantiscono batterie stabili e prestanti per un uso commerciale, come quello per auto elettriche e altri dispositivi elettronici.

Credit: POSTECH
Credit: POSTECH

Gli scienziati sudcoreani hanno superato questo ostacolo sostituendo l'anodo di grafite con uno di silicio, combinato con polimeri caricati a strati. Come indicato, esso non solo si basa sul legame idrogeno, ma ma sfrutta anche le forze di Coulomb molto più energetiche, che sono reversibili e in grado di tenere sotto controllo l'espansione volumetrica dei materiali anodici ad alta capacità sperimentali. Per migliorare le reazioni all'interno della batteria hanno anche impiegato il polietilenglicole, che favorisce la conduzione ad alta velocità degli ioni di Litio. Sono accorgimenti tecnici che, almeno in linea teorica, possono prolungare in modo molto significativo la durata di una batteria all'interno di un auto.

“La ricerca ha il potenziale per aumentare significativamente la densità energetica delle batterie agli ioni di litio attraverso l'incorporazione di materiali anodici ad alta capacità, estendendo così l'autonomia di guida dei veicoli elettrici. I materiali anodici a base di silicio potrebbero potenzialmente aumentare l'autonomia di almeno dieci volte”, ha dichiarato in un comunicato stampa il professor Soojin Park. Le auto elettriche sono considerate il presente e il futuro della mobilità sostenibile; miglioramenti così importanti sono considerati fondamentali per rendere le EV ciò che sono state le auto con motori termici fino ad oggi. I dettagli della ricerca “Layering Charged Polymers Enable Highly Integrated High-Capacity Battery Anodes” sono stati pubblicati sull'autorevole rivista scientifica specializzata Advanced Functional Materials, sulla quale ha anche conquistato la copertina.

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