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L'innovazione consente di caricare la batteria del veicolo elettrico economico in soli 10 minuti

2021-06-16
TEMI:
Tecnologia della batteria,Energia,Penn State University,Popolare,Batteria per veicoli elettrici
Di PENN STATE UNIVERSITY 18 GENNAIO 2021



Un team di ingegneri della Penn State sta sviluppando una batteria modulata termicamente per veicoli elettrici del mercato di massa senza ansia da autonomia e con una sicurezza insuperabile, a basso costo e senza cobalto. Credito: laboratorio di Chao-Yang Wang, Penn State.

L'ansia da autonomia, la paura di rimanere senza energia prima di poter ricaricare un veicolo elettrico, potrebbe essere un ricordo del passato, secondo un team di ingegneri della Penn State che stanno esaminando batterie al litio ferro fosfato con un'autonomia di 250 miglia con la possibilità di ricaricare in 10 minuti.

"Abbiamo sviluppato una batteria piuttosto intelligente per i veicoli elettrici del mercato di massa con la parità di costo con i veicoli con motore a combustione", ha affermato Chao-Yang Wang, William E. Diefenderfer Chair di ingegneria meccanica, professore di ingegneria chimica e professore di scienza dei materiali e ingegneria, e direttore dell'Electrochemical Engine Center a Penn State. "Non c'è più ansia da autonomia e questa batteria è conveniente".

I ricercatori dicono anche che la batteria dovrebbe essere buona per 2 milioni di miglia nel corso della sua vita.

Riferiscono oggi (18 gennaio 2021) su Nature Energy che la chiave per una lunga durata e una ricarica rapida è la capacità della batteria di riscaldarsi rapidamente fino a 140 gradi Fahrenheit, per caricarsi e scaricarsi, e quindi raffreddarsi quando la batteria non funziona.

"La carica molto rapida ci consente di ridurre le dimensioni della batteria senza incorrere in ansia da autonomia", ha affermato Wang.

La batteria utilizza un approccio di autoriscaldamento precedentemente sviluppato nel centro di Wang. La batteria autoriscaldante utilizza una sottile lamina di nichel con un'estremità attaccata al terminale negativo e l'altra che si estende all'esterno della cella per creare un terzo terminale. Una volta che gli elettroni fluiscono, riscalda rapidamente la lamina di nichel attraverso il riscaldamento a resistenza e riscalda l'interno della batteria. Una volta che la temperatura interna della batteria è di 140 gradi F, l'interruttore si apre e la batteria è pronta per una rapida carica o scarica.

Il team di Wang ha modellato questa batteria utilizzando tecnologie esistenti e approcci innovativi. Suggeriscono che utilizzando questo metodo di autoriscaldamento, possono utilizzare materiali a basso costo per il catodo e l'anodo della batteria e un elettrolita sicuro a bassa tensione. Il catodo è termicamente stabile, litio ferro fosfato, che non contiene nessuno dei materiali costosi e critici come il cobalto. L'anodo è realizzato in grafite di particelle molto grandi, un materiale sicuro, leggero ed economico.

A causa dell'autoriscaldamento, i ricercatori hanno affermato di non doversi preoccupare della deposizione irregolare di litio sull'anodo, che può causare picchi di litio pericolosi.
"Questa batteria ha ridotto peso, volume e costi", ha affermato Wang. "Sono molto felice di aver finalmente trovato una batteria che andrà a beneficio del mercato di massa dei consumatori tradizionali".

Secondo Wang, queste batterie più piccole possono produrre una grande quantità di energia durante il riscaldamento: 40 chilowattora e 300 chilowatt di potenza. Un veicolo elettrico con questa batteria potrebbe andare da zero a 60 miglia all'ora in 3 secondi e guiderebbe come una Porsche, ha detto.
"Questo è il modo in cui cambieremo l'ambiente e non contribuiremo solo alle auto di lusso", ha affermato Wang. â€Lasciate che tutti si permettano i veicoli elettrici.â€

Riferimento: "Batterie al fosfato di ferro e litio modulate termicamente per veicoli elettrici del mercato di massa" di Xiao-Guang Yang, Teng Liu e Chao-Yang Wang, 18 gennaio 2021, Nature Energy.
DOI: 10.1038/s41560-020-00757-7

Altri ricercatori della Penn State che hanno lavorato a questo progetto erano Xiao-Guang Yang, assistente professore di ingegneria meccanica, e Teng Liu, studente di dottorato in ingegneria meccanica.

L'Ufficio per l'efficienza energetica e le energie rinnovabili del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti e il William E Diefenderfer Endowment hanno sostenuto questa ricerca.