I ricercatori cinesi hanno compiuto un passo avanti nella tecnologia delle batterie dei veicoli elettrici (EV), sviluppando quella che sostengono sia la prima batteria allo stato semi-solido al mondo in grado di fornire un’autonomia superiore a 620 miglia (1.000 chilometri) con una singola carica. Questo progresso, guidato dagli scienziati dell’Università Nankai di Tianjin, segna un passo significativo verso il superamento dei limiti delle attuali batterie agli ioni di litio e l’accelerazione dell’adozione di veicoli elettrici a lungo raggio.
Miglioramenti chiave nella densità energetica e nella sicurezza
La nuova batteria vanta una densità di energia di oltre 500 wattora per chilogrammo, un aumento del 30% rispetto alle principali batterie agli ioni di litio che in genere offrono circa 300 Wh/kg. Una maggiore densità di energia si traduce in una maggiore autonomia senza aggiungere peso o ingombro eccessivi. Oltre la portata, il design semi-solido risolve i principali problemi di sicurezza associati alle batterie tradizionali.
A differenza degli elettroliti liquidi infiammabili presenti nelle celle agli ioni di litio, gli elettroliti solidi sono non infiammabili, riducendo drasticamente il rischio di catastrofica fuga termica. La struttura solida mitiga anche la formazione di dendriti, ovvero la crescita di punte metalliche che causano cortocircuiti e degrado, prolungando la durata della batteria. Anche tempi di ricarica più rapidi rappresentano un potenziale vantaggio, poiché gli elettroliti solidi possono facilitare una maggiore conduttività ionica.
Design ibrido per prestazioni migliorate
La batteria utilizza un catodo di manganese ricco di litio abbinato a un sistema elettrolitico ibrido solido-liquido. Questo approccio ibrido combina la stabilità dell’architettura a stato solido con un elettrolita composito “super bagnante”, massimizzando il contatto tra i materiali e migliorando la conduttività ionica. L’uso della tecnologia dell’anodo di litio mira anche a ridurre i costi di produzione semplificando la produzione.
Mentre la batteria raggiunge 500 Wh/kg a livello di cella, la densità completa del pacco è attualmente di 288 Wh/kg, tenendo conto dei componenti necessari come i sistemi di raffreddamento, il cablaggio e le funzionalità di sicurezza. Questa riduzione è tipica dei pacchi batteria dei veicoli elettrici reali. I ricercatori prevedono che le future iterazioni supereranno 340 Wh/kg e raggiungeranno una capacità totale di 200 kWh, spingendo potenzialmente l’autonomia oltre 1.000 miglia (1.600 km).
Implicazioni e verifiche del settore
Questo sviluppo nasce da una collaborazione tra l’Università di Nankai e la filiale cinese delle batterie del Gruppo FAW, CANEB. Sebbene attualmente non sia verificato da una peer review indipendente, questo lavoro dimostra il rapido progresso della tecnologia delle batterie a stato solido dalle impostazioni di laboratorio ai test nel mondo reale.
L’autonomia media dei veicoli elettrici nel 2024 è stata di 283 miglia, con l’autonomia di 512 miglia di Lucid Air in testa al mercato. Una batteria da 1.600 miglia rimodellerebbe il panorama dei veicoli elettrici.
Il risultato è notevole se si considera lo stato attuale del settore; l’autonomia più alta attualmente disponibile è ancora di poco superiore alle 500 miglia e i miglioramenti alle batterie dei veicoli elettrici sono vitali per un’adozione più ampia. Autonomie più lunghe affrontano uno dei principali ostacoli al possesso di veicoli elettrici, in particolare per i viaggi a lunga distanza.
Questa tecnologia ha il potenziale per ridefinire le prestazioni, la sicurezza e l’autonomia dei veicoli elettrici e il suo ulteriore sviluppo sarà fondamentale da monitorare.
