Un gruppo di ricercatori ha scoperto come ricaricare un’auto elettrica in 10 minuti

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“Stiamo lavorando per caricare una batteria per veicoli elettrici ad alta intensità energetica in cinque minuti senza danneggiarla”

I veicoli elettrici saranno veramente competitivi solo quando potranno essere caricati con la stessa velocità di ricarica di un serbatoio di gas. 10 minuti: il tempo di un caffè, quanto basta per ricaricare l’auto elettrica e percorrere fino a 500 chilometri (oggi per per compiere un ciclo completo di ricarica occorrono tra i 60 e i 75 minuti). É quanto sono riuscite a fare le nuove batterie al litio sviluppate dai ricercatori della Penn State University, guidati dall’ingegnere meccanico Chao-Yang Wang. Performance, come si legge sulla rivista Joule, che può essere mantenuta per 2500 cicli di ricarica, cioè più di 800 mila viaggi.

Chao-Yang Wang in una foto del 2011

La chiave di volta. “La ricarica rapida è la chiave per permettere una vasta diffusione delle auto elettriche – ha spiegato Wang – oltre alla ricarica rapida questo progetto permette di limitare il tempo di esposizione della batteria alle alte temperature di ricarica, generando un ciclo di vita lungo”. L’ansia da autonomia, si legge nello studio, è stata a lungo citata come uno dei principali ostacoli all’adozione mainstream dei veicoli elettrici a batteria. La chiave per alleviare questa ansia è fornire ai consumatori una ricarica rapida e conveniente. I governi e le aziende di tutto il mondo stanno spingendo attivamente per una rete pervasiva di caricabatterie veloci pubblici a corrente continua con la potenza recentemente elevata a 400 kW, con l’obiettivo di aggiungere 200 miglia di autonomia in 10 minuti.

Obiettivo 5 minuti. Ma il gruppo di ricercatori non si ferma. Il prossimo obiettivo a cui stanno lavorando è arrivare ad una batteria che si carica in soli 5 minuti. E la scoperta arriva poche settimane dopo che agli inventori della prima batteria agli ioni di litio è stato assegnato il premio Nobel 2019 per la chimica. 

10 gradi in 15 minuti

Le batterie al litio generalmente si deteriorano quando sono caricate rapidamente ad una temperatura inferiore ai 10 gradi Celsius. Temperature più alte sarebbe più efficienti, ma periodi lunghi di alto calore danneggiano la batteria.

Il gruppo di Wang ne aveva già sviluppato una in grado di caricarsi a 10 gradi in soli 15 minuti. Poi ha capito che se le batterie potevano scaldarsi a 60 gradi per pochi minuti e raffreddarsi rapidamente a temperatura ambiente non ci sarebbe stato il deterioramento da calore.

La soluzione…

Così, per ottenere il raffreddamento rapido, è stato progettato appositamente un sistema per l’auto, dove la batteria che si auto-riscalda usa un sottile strato di alluminio e nickel, e c’è un sensore di temperatura collegato ad un interruttore, che fa scorrere gli elettroni nel nickel e nell’alluminio facendo scaldare l’interno della batteria.

I costi

Questo accorgimento accrescerebbe i costi di produzione in maniera poco significativa. Lo studio assume come punto di riferimento un prezzo delle batterie di 176 dollari per kWh, ovvero il costo medio registrato sul mercato statunitense in base ai calcoli dell’agenzia Bloomberg, e stabilisce che il sovrapprezzo sarebbe di circa lo 0,47%.