Dal MIT una nuova architettura di batteria

Dal MIT una nuova architettura di batteria

Un nuovo approccio alla progettazione di batterie è stato portato avanti dai ricercatori del MIT: gli sviluppi futuri potrebbero permettere di realizzare batterie più economiche e meno ingombranti per i veicoli elettrici

di Andrea Bai pubblicata il , alle 15:44 nel canale Scienza e tecnologia
 

Un gruppo di ricercatori del MIT ha portato avanti uno studio volto a definire un approccio completamente nuovo alla progettazione delle batterie, che potrebbe offrire la possibilità di realizzare batterie alternative, più economiche, compatte e leggere, rispetto alle attuali soluzioni utilizzate nei veicoli elettrici e nei sistemi di distribuzione dell'energia.

La nuova batteria si basa su una architettura innovativa denominata "semi-solid flow cell", nella quale particelle solide sono sospese in un liquido di trasporto e pompate attraverso il sistema. In particolare sono i componenti attivi della batteria - gli elettrodi positivi e negativi, catodo e anodo - ad essere composti di particelle sospese in un elettrolita liquido. Queste due differenti sospensioni sono pompate lungo il sistema e separate da una sottile membrana porosa che funge da filtro.

La pecularità del nuovo progetto è rappresentata dal fatto che le due funzioni della batteria - lo stoccaggio dell'energia e la scarica dell'energia quando deve essere usata - sono separate in strutture fisiche distinte. Nelle batterie convenzionali, infatti, le fasi di stoccaggio e di scarica hanno luogo nella medesima struttura. Separare queste funzioni si traduce nella possibilità di realizzare batterie dalla maggiore efficienza. Secondo quanto dichiarato dai ricercatori, una batteria di questo tipo potrebbe essere inoltre "rifornita" estraendo il liquido esausto e immettendo una soluzione integra oppure sostituendo i serbatoi della batteria.

Le cosiddette flow battery hanno gà visto qualche rara applicazione, ma dal momento che hanno impiegato liquidi a bassa densità energetica (la quantità di energia che può essere stoccata in un dato volume) occupano più spazio delle soluzioni a celle a combustibile e richiedono inoltre un rapido pompaggio del fluido al loro interno, ai danni dell'efficienza energetica.

Le nuove semi-solid flow battery studiate dal MIT superano questo limite grazie all'impiego di un fluido (che non è stato dettagliato oltre) caratterizzato da una densità energetica 10 volte superiore rispetto a quella dei fluidi impiegati fino ad ora che non necessita un rapido pompaggio all'interno del sistema. Le nuove batterie avrebbero inoltre costi di produzione inferiori rispetto alle convenzionali batterie agli ioni di litio. Il team di ricercatori ha avuto l'intuizione di combinare la struttura di base delle flow battery con le caratteristiche chimiche delle batterie agli ioni di litio, riducendo i materiali solidi delle batterie a piccole particelle che possono essere trasportate in sospensione liquida.

Questo progetto rende possibile, almeno sulla carta, dimezzare le le dimensioni e il costo di un sistema batteria, inclusi i supporti strutturali ed i connettori, rispetto alle soluzioni attuali. La riduzione degli ingombri e del peso potrebbe rappresentare un passo fondamentale in direzione della realizzazione di veicoli elettrici capaci di competere, in fatto di prestazioni, con i veicoli alimentati a benzina o a gasolio.

Oltre alle potenziali applicazioni nei veicoli elettrici le nuove batterie potrebbero essere portate su scala più grande a costi contenuti, divenendo ideali per applicazioni di stoccaggio energetico da abbinare a centrali di produzione elettrica solari o eoliche che, per loro natura, hanno una resa variabile dipendente dalle condizioni meteo.

Affinché sia ora possibile realizzare in maniera pratica ed agevole una versione commerciale di questa batteria è necessario che la ricerca individui migliori materiali per il catodo, l'anodo e l'elettrolita, ma allo stato attuale delle cose non vi sarebbero particolari ostacoli da superare.

13 Commenti
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King8321 Giugno 2011, 16:35 #1
ho perso il conto quest'anno delle news sulle fantomatiche nuove batterie...
Ventresca21 Giugno 2011, 17:04 #2
beh perché ora dopo le memorie flash il nuovo settore dove occorre investire è quello...
Willy_Pinguino21 Giugno 2011, 17:06 #3
strano poi come tutte queste ricerche finiscano in qualche cassetto nel giro di poco... qualche lobby le tiene prigioniere o semplicemente dal punto di vista industriale non convengono??
Kernel6921 Giugno 2011, 18:28 #4
Vaporware!!! La tecnologia delle batterie è ferma al palo da troppi anni...
Sbaglio o siamo nell'era dei dispositivi portatili???
Uno smartphone non arriva neanche a fine giornata
utentenonvalido21 Giugno 2011, 22:20 #5
Se lo si volesse davvero ci sono progetti e brevetti da almeno 50 anni.
Bhibu21 Giugno 2011, 23:07 #6
[I]"La riduzione degli ingombri e del peso potrebbe rappresentare un passo fondamentale in direzione della realizzazione di veicoli elettrici capaci di competere, in fatto di prestazioni, con i veicoli alimentati a benzina o a gasolio."[/I]

In realtà in fatto di prestazioni i veicoli elettrici possono surclassare le automobili attuali, basti pensare alla Tesla Roadster, con "soli" 250 cv in accellerazione batte qualsiasi concorrente di pari potenza, i motori elettrici possono con pesi e dimensioni contenuti sviluppare potenze incredibili, il problema è ed è sempre stato l'autonomia, se guardate i treni elettrici hanno potenze nell'ordine di 4-6000 cv e possono avere queste potenze perchè hanno un alimentazione e non delle batterie.

Di certo non mancano le prestazioni, e lo sanno bene i ciclisti che usavano il motore nel telaio per vincere le gare!

Io l'ho detto in passato e lo ripeto: se si facesse una formula 1 con la potenza e il peso delle attuali ma alimentata a corrente (ad oggi non si può, o meglio avrebbe un'autonomia ridicola) i piloti, scusate l'espressione, se la farebbero sotto giudandola!

Del resto l'unico veicolo elettrico che per ora ho realizzato ha indubbiamente preoccupato, strapazzato (a causa della bruschissima accellerazione... ehm si gli metterò un potenziometro prima o poi) ma anche divertito il suo piccolo pilota che finalmente può godersi una macchinina che non si ferma in salita e non si ferma neppure nel fango ... in america il "tuning" delle macchine per bambini va molto più di moda che in italia, è un peccato perchè si divertono davvero tanto i bocietta
avvelenato22 Giugno 2011, 01:40 #7
Originariamente inviato da: Bhibu
[I]"La riduzione degli ingombri e del peso potrebbe rappresentare un passo fondamentale in direzione della realizzazione di veicoli elettrici capaci di competere, in fatto di prestazioni, con i veicoli alimentati a benzina o a gasolio."[/I]

In realtà in fatto di prestazioni i veicoli elettrici possono surclassare le automobili attuali, basti pensare alla Tesla Roadster, con "soli" 250 cv in accellerazione batte qualsiasi concorrente di pari potenza, i motori elettrici possono con pesi e dimensioni contenuti sviluppare potenze incredibili, il problema è ed è sempre stato l'autonomia, se guardate i treni elettrici hanno potenze nell'ordine di 4-6000 cv e possono avere queste potenze perchè hanno un alimentazione e non delle batterie.

Di certo non mancano le prestazioni, e lo sanno bene i ciclisti che usavano il motore nel telaio per vincere le gare!

Io l'ho detto in passato e lo ripeto: se si facesse una formula 1 con la potenza e il peso delle attuali ma alimentata a corrente (ad oggi non si può, o meglio avrebbe un'autonomia ridicola) i piloti, scusate l'espressione, se la farebbero sotto giudandola!

Del resto l'unico veicolo elettrico che per ora ho realizzato ha indubbiamente preoccupato, strapazzato (a causa della bruschissima accellerazione... ehm si gli metterò un potenziometro prima o poi) ma anche divertito il suo piccolo pilota che finalmente può godersi una macchinina che non si ferma in salita e non si ferma neppure nel fango ... in america il "tuning" delle macchine per bambini va molto più di moda che in italia, è un peccato perchè si divertono davvero tanto i bocietta


non mi ricordo che rivista d'automobili l'ha recensita, fa cahare a spruzzo, è inservibile, se non come "giocattolo per ricchi".
Al massimo è meritevole come proof of concept.
Il problema è l'autonomia, a velocità di crociera (130km/h tanto per fare un esempio) non fai i 100 chilometri.
Il problema dell'autonomia è il fulcro del problema dei motori elettrici in ambito automotive, dappoiché tutti sanno o possono facilmente scoprire che la potenza di un motore elettrico è scalabile quasi arbitrariamente (i sottomarini nucleari hanno spesso motori elettrici!), quindi per adesso la tecnologia semplicemente non c'è.
Se ce ne fosse il bisogno (esaurimento improvviso del petrolio) ci si inventerebbe qualcosa, tipo infrastrutture di trasporto energetico, che però a costruire adesso sarebbe così costoso e oneroso da sorpassare qualsiasi vantaggio, anche ambientale.
Bhibu22 Giugno 2011, 02:27 #8
Originariamente inviato da: avvelenato
non mi ricordo che rivista d'automobili l'ha recensita, fa cahare a spruzzo, è inservibile, se non come "giocattolo per ricchi".
Al massimo è meritevole come proof of concept.
Il problema è l'autonomia, a velocità di crociera (130km/h tanto per fare un esempio) non fai i 100 chilometri.
Il problema dell'autonomia è il fulcro del problema dei motori elettrici in ambito automotive, dappoiché tutti sanno o possono facilmente scoprire che la potenza di un motore elettrico è scalabile quasi arbitrariamente (i sottomarini nucleari hanno spesso motori elettrici!), quindi per adesso la tecnologia semplicemente non c'è.
Se ce ne fosse il bisogno (esaurimento improvviso del petrolio) ci si inventerebbe qualcosa, tipo infrastrutture di trasporto energetico, che però a costruire adesso sarebbe così costoso e oneroso da sorpassare qualsiasi vantaggio, anche ambientale.


The AC induction motor and single speed gear box create instant torque from 0 rpm. Up to 295 lbs/ft of torque and 288 horsepower are produced as the car smoothly accelerates from 0 to 97 kph in 3.7 seconds.

The Roadster offers supercar performance without supercar emissions. Engineered for efficiency, the zero-emissions Roadster can drive 340 km (based on European Electric Vehicle Combined Cycle) per charge. It plugs into nearly any outlet, anywhere in the world.

Top Speed 212 kph
Raghnar-The coWolf-22 Giugno 2011, 10:04 #9
Originariamente inviato da: Willy_Pinguino
strano poi come tutte queste ricerche finiscano in qualche cassetto nel giro di poco... qualche lobby le tiene prigioniere o semplicemente dal punto di vista industriale non convengono??


La famosa Lobby del Litio

è che le batterie sono un ambito industrialmente estremamente complesso, non conta solo la capacità ma un insieme di fattori: affidabilità, durabilità, sicurezza, economia, reperibilità, riproducibilità...etc...etc...

Di tecnologie per fare batterie con maggiore capacità è pieno.
Ma nessuna che mi risulta riesce a coniugare gli altri contingenti positivi del classico Litio.

Comunque Nel 2010 IEEE ha recensito le 10 migliori novità in ambito auto, molte di queste erano elettriche.
Baboo8522 Giugno 2011, 12:47 #10
http://www.eurozev.org/Cinquino.htm

e sarebbe bello se in Italia la conversione parziale o completa di un'auto in elettrica non fosse considerato ESATTAMENTE come un tuning (ovvero, illegale... :doh.

Invece no, devono vendertele a cifre assurde (quanto era, 23.000 euro la smart elettrica? Lmao...) quando una conversione costerebbe molto meno, tenendo ovviamente conto della presenza di un'azienda che produca i componenti e/o faccia queste installazioni (un po' come mettersi l'impianto a gas, per capirci).

Un mio amico vorrebbe convertire la sua in auto elettrica ma oltre al costo c'e' anche l'illegalita' (assurda). E a me non dispiacerebbe far diventare la mia ibrida, con un motore elettrico fino a 50-60 km/h...

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