Scienza

Ricaricare le batterie dell'auto elettrica nel tempo di un pieno

Una nuova, promettente tecnologia promette tempi rapidi per ricaricare le batterie delle auto elettriche: minuti, non ore, quasi come per un pieno di benzina.

Il maggior limite alla diffusione delle auto elettriche è ancora oggi la durata delle batterie, soprattutto perché anche la più efficiente delle e-car (electric car, auto elettriche) richiede tempi di ricarica degli accumulatori assolutamente non paragonabili a quelli di un pieno tradizionale. La soluzione potrebbe arrivare da una nuova tecnologia che integra le attuali batterie al litio con un materiale chiamato fosforo nero.

 

Black power. Il fosforo nero (o fosforene) ha una struttura cristallina a strati monoatomici. I fogli di fosforene non sono perfettamente piatti, ma ondulati in maniera perfettamente regolare, grazie alla particolare disposizione dei legami atomici.

 

Sovrapposti, i fogli di fosforene formano delle "mattonelle" percorse da migliaia di canaline all'interno delle quali possono scorrere gli ioni di litio durante i cicli di ricarica e di scarico della batteria, accelerando il processo.

fosforene: fosforo nero per le batterie delle auto elettriche
I fogli monoatomici di fosforene, sovrapposti, formano dei canali nei quali possono passare gli ioni di litio. © Wikimedia Commons

Al momento, però, nessuno utilizza il fosforo nero per rendere più efficienti le batterie al litio, perché, man mano che si riempie di ioni di litio, la mattonella di fosforene tende ad espandersi fino al collasso strutturale. Inoltre, ai margini dei blocchi di fosforene gli ioni litio tendono a saldarsi al fosforo, chiudendo i canali di scorrimento.

 

Una soluzione. Per risolvere il problema, un team di ricercatori americani e cinesi ha aggiunto al fosforo nero il 15% di grafite (uno stato allotropico del carbonio). In questo modo gli atomi di fosforene ai margini dei blocchi si legano con il carbonio, lasciando gli ioni di litio liberi di scorrere. Non solo: il nuovo materiale può essere ricaricato con un'intensità di corrente 10 volte più elevata rispetto alle batterie tradizionali, riducendo in maniera drastica i tempi.

Questione di minuti. Una e-car equipaggiata con una batteria di questo tipo potrebbe ricaricarsi completamente in qualche minuto, contro le 6-8 ore richieste da una batteria convenzionale. In base ai test, la ricarica veloce non incide sulla vita utile della batteria, che dovrebbe iniziare a degradarsi non prima di 2.000 cicli di ricarica. Ipotizzando una ricarica ogni 2 giorni per 500 km totali di autonomia, si può ipotizzare una durata della batteria di quasi 12 anni.

 

La soluzione è però ancora molto lontana dall'essere pronta per il mercato: costi e tecnologie di produzione la rendono per ora poco attraente per l'industria, ma una volta perfezionata e resa compatibile con i processi produttivi e gli standard di sicurezza potrebbe dare una notevole spinta al mercato delle auto green.

28 ottobre 2020 Rebecca Mantovani
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