Un nuovo tipo dibatteria per veicoli elettriciSecondo un recente studio, possono sopravvivere più a lungo a temperature estreme, sia calde che fredde.

Gli scienziati affermano che queste batterie consentirebbero ai veicoli elettrici di percorrere distanze maggiori con una singola carica a basse temperature e sarebbero meno soggetti al surriscaldamento nei climi caldi.

Ciò comporterebbe una ricarica meno frequente per i conducenti di veicoli elettrici e darebbe anchebatterieuna vita più lunga.

Il team di ricerca americano ha creato una nuova sostanza chimicamente più resistente alle temperature estreme, che verrà aggiunta alle batterie al litio ad alta energia.

"È necessario un funzionamento ad alta temperatura nelle aree in cui la temperatura ambiente può raggiungere i 38 gradi Celsius e le strade diventano ancora più calde", ha affermato l'autore principale, il professor Zheng Chen dell'Università della California-San Diego.

"Nei veicoli elettrici, i pacchi batteria si trovano in genere sotto il pianale, vicino a queste strade roventi. Inoltre, le batterie si riscaldano anche solo passando attraverso la corrente durante il funzionamento."

"Se le batterie non sono in grado di sopportare questo riscaldamento ad alta temperatura, le loro prestazioni si degraderanno rapidamente."

In un articolo pubblicato lunedì sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences, i ricercatori descrivono come, durante i test, le batterie abbiano mantenuto l'87,5% e il 115,9% della loro capacità energetica rispettivamente a -40 gradi Celsius (-104 gradi Fahrenheit) e a 50 gradi Celsius (122 gradi Fahrenheit).

Inoltre, presentavano un'elevata efficienza coulombica, rispettivamente del 98,2% e del 98,7%, il che significa che le batterie possono sopportare un maggior numero di cicli di carica prima di smettere di funzionare.

Ciò è dovuto a un elettrolita composto da sale di litio e dibutiletere, un liquido incolore utilizzato in alcuni processi produttivi, come quelli farmaceutici e dei pesticidi.

L'etere dibutilico è utile perché le sue molecole non interagiscono facilmente con gli ioni di litio durante il funzionamento della batteria, migliorandone le prestazioni a temperature sotto zero.

Inoltre, l'etere dibutilico resiste facilmente al calore fino al suo punto di ebollizione di 141 gradi Celsius (285,8 gradi Fahrenheit), il che significa che rimane liquido ad alte temperature.

La particolarità di questo elettrolita risiede nella sua compatibilità con le batterie al litio-zolfo, ricaricabili e dotate di anodo in litio e catodo in zolfo.

Anodi e catodi sono le parti della batteria attraverso cui passa la corrente elettrica.

Le batterie al litio-zolfo rappresentano un importante passo avanti nell'evoluzione delle batterie per veicoli elettrici, in quanto possono immagazzinare fino a due volte più energia per chilogrammo rispetto alle attuali batterie agli ioni di litio.

Ciò potrebbe raddoppiare l'autonomia dei veicoli elettrici senza aumentare il pesobatteriapreparare i bagagli mantenendo bassi i costi.

Lo zolfo è inoltre più abbondante e causa meno danni ambientali e umani alla fonte rispetto al cobalto, utilizzato nei catodi delle tradizionali batterie agli ioni di litio.

In genere, le batterie al litio-zolfo presentano un problema: i catodi di zolfo sono così reattivi che si dissolvono quando la batteria è in funzione, e questo fenomeno peggiora con l'aumentare della temperatura.

Gli anodi di litio metallico possono formare strutture aghiformi chiamate dendriti che possono perforare parti della batteria provocandone il cortocircuito.

Di conseguenza, queste batterie durano solo fino a poche decine di cicli.

L'elettrolita a base di dibutil etere sviluppato dal team dell'UC-San Diego risolve questi problemi, anche a temperature estreme.

Le batterie che hanno testato avevano una durata di ciclo molto più lunga rispetto a una tipica batteria al litio-zolfo.

"Se si desidera una batteria con un'elevata densità energetica, in genere è necessario utilizzare processi chimici molto aggressivi e complessi", ha affermato Chen.

"Un'energia elevata significa che avvengono più reazioni, il che si traduce in minore stabilità e maggiore degradazione."

"Realizzare una batteria ad alta energia che sia stabile è già di per sé un'impresa difficile; cercare di farlo in un ampio intervallo di temperature è ancora più impegnativo."

“Il nostro elettrolita contribuisce a migliorare sia il lato catodico che quello anodico, garantendo al contempo elevata conduttività e stabilità interfacciale.”

Il team ha inoltre reso più stabile il catodo di zolfo innestandolo su un polimero. Ciò impedisce che ulteriore zolfo si dissolva nell'elettrolita.

I prossimi passi prevedono di ottimizzare la composizione chimica della batteria in modo che funzioni a temperature ancora più elevate e prolunghi ulteriormente la durata del ciclo di vita.