Di A'ndrea Elyse Messer, 18 gennaio 2021
UNIVERSITY PARK, Pennsylvania — 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 sta esaminando batterie al litio ferro fosfato che hanno 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 parità di costo con i veicoli a motore a combustione", ha affermato Chao-Yang Wang, presidente di ingegneria meccanica William E. Diefenderfer, professore di ingegneria chimica e professore di scienza e ingegneria dei materiali, e direttore dell'Electrochemical Engine Center della Penn State. "Non c'è più ansia da autonomia e questa batteria è conveniente."
I ricercatori affermano anche che la batteria dovrebbe funzionare per 2 milioni di miglia nel corso della sua vita.
Riferiscono oggi (18 gennaio) 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 caricare e scaricare, 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 della 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 costituito da particelle di grafite 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 kilowattora e 300 kilowatt di potenza. Un veicolo elettrico con questa batteria potrebbe andare da zero a 60 miglia orarie in 3 secondi e guidare 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. "Lasciate che tutti si possano permettere i veicoli elettrici."
Altri ricercatori della Penn State che hanno lavorato a questo progetto sono stati Xiao-Guang Yang, assistente professore di ricerca in ingegneria meccanica, e Teng Liu, studente di dottorato in ingegneria meccanica.
L'Office of Energy Efficiency and Renewable Energy del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti e la William E Diefenderfer Endowment hanno supportato questa ricerca.
Per gentile concessione di Penn State News &Research
Immagine in primo piano:per gentile concessione di Zach Shahan
