Testo di Emiliano Ragoni
Gli incendi legati alle auto elettriche e l’estrema difficoltà nel domarli sono argomenti spesso chiamati in causa dai detrattori di questa tecnologia. In linea generale, dovendo garantire elevate potenze elettriche, nonostante l’elevatissima efficienza, un powertrain elettrico ha diverse componenti che dissipano potenza termica, tra cui la batteria. Nonostante tutti i sistemi di protezione, tra cui il Bms (battery management system), il (minimo) rischio che in determinate condizioni estreme la batteria possa surriscaldarsi c’è.
Un gruppo di ricerca della Divisione di Tecnologia Energetica e Ambientale del DGIST (Presidente Kunwoo Lee), guidato dal Dott. Kim Jae-Hyun, ha sviluppato una batteria al litio-metallo che utilizza un “elettrolita -elemento che consente di trasportare la carica tra i due elettrodi – polimerico solido a triplo strato” in grado di offrire una sicurezza antincendio notevolmente superiore e un’elevata durata.
Qual è la differenza con le batterie tradizionali? Le batterie convenzionali con elettrolita polimerico solido hanno delle limitazioni strutturali che impediscono un contatto ottimale tra gli elettrodi. Uno dei problemi principali sono i dendriti (piccole strutture ad albero), formati dal litio durante i ripetuti cicli di carica e scarica. I dendriti sono un problema critico, poiché una crescita irregolare del litio può danneggiare le connessioni interne di una batteria e interrompere le connessioni, causando potenzialmente incendi ed esplosioni.
Per prevenire la formazione di queste strutture dannose, il team di ricerca coreano ha sviluppato un elettrolita solido con una struttura a tre strati. Ogni strato svolge una funzione specifica, contribuendo al miglioramento della sicurezza e dell’efficienza della batteria. Nello specifico, l’elettrolita incorpora il decabromodifenil etano (DBDPE), utile per prevenire gli incendi, la zeolite per migliorare la resistenza dell’elettrolita, e un’alta concentrazione di un sale di litio, il litio bis (trifluorometanesulfonil imide) (LiTFSI), per facilitare un rapido movimento degli ioni di litio.
Questo elettrolita a tre strati presenta un robusto strato centrale che aumenta la resistenza meccanica della batteria, mentre la morbida superficie esterna assicura un eccellente contatto con l’elettrodo (facilita il movimento degli ioni di litio). Grazie a un rapido movimento degli ioni di litio, aumenta la velocità di trasferimento dell’energia così da prevenire la formazione di dendriti.
Il team di ricerca coreano ha dimostrato che questa batteria ha mantenuto circa l’87,9% della sua capacità dopo 1.000 cicli di carica e scarica, dimostrando così un notevole miglioramento della durata rispetto agli accumulatori tradizionali, che in questo range mantengono il 70-80% delle loro prestazioni. Inoltre, in caso di incendio, è in grado di autoestinguersi.
ll dottor Kim ha dichiarato: “Si prevede che questa ricerca darà un contributo significativo alla commercializzazione delle batterie al litio-metallo che utilizzano elettroliti [polimeri solidi], fornendo una maggiore stabilità ed efficienza ai dispositivi di accumulo di energia”.
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