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I ricercatori del Nanotek Instruments, Inc., e la sua collegata Materiali Angstron, Inc., di Dayton nell'Ohio, hanno sviluppato un nuovo sistema per la progettazione i dispositivi di accumulo di energia che si basa sul rapido movimento di spola di un gran numero di ioni litio tra gli elettrodi grazie alle enormi superfici rese disponibili dal grafene.
Il dispositivo di accumulo di energia potrebbe rivelarsi estremamente utile soprattutto per i veicoli elettrici con una notevole riduzione del tempo di ricarica passando da ore a meno di un minuto.
Altre applicazioni potrebbero includere stoccaggio di energia rinnovabile (ad esempio, immagazzinare l'energia solare ed eolica) e reti intelligenti.
I ricercatori chiamano i nuovi dispositivi "graphene surface-enabled lithium ion-exchanging cells" o più semplicemente "surface-mediated cells" (SMCs)" (celle con superficie di grafene abilitata allo scambio di ioni di litio SMC). Anche se i dispositivi attuali utilizzano materiali non ottimizzati e configurati, già hanno caratteristiche che possono già superare le batterie agli ioni di litio e i supercondensatori.
I nuovi dispositivi sono in grado di fornire una densità di potenza di 100 kW/kg , che è 100 volte superiore a quella delle batterie a Li-ioni commerciali e 10 volte superiore a quella dei supercondensatori.
Maggiore è la densità di potenza, maggiore è la velocità di trasferimento di energia (con conseguente tempo di ricarica più veloce).
Inoltre, le nuove celle sono in grado di accumulare energia con una densità energetica di 160 Wh/kg, che è paragonabile alle batterie commerciale a Li-ioni e 30 volte superiore a quella di supercondensatori convenzionali.
Maggiore è la densità di energia, più energia il dispositivo in grado di accumulare per lo stesso volume (risultante in una serie più lunga di guida per i veicoli elettrici), quindi anche più leggero.
Lo sviluppo di questa nuova classe di dispositivi di accumulo colma il divario di prestazioni tra una batteria Li-ion e un supercondensatore. Più significativamente, questo quadro radicalmente nuovo per la costruzione di energia i dispositivi di accumulo potrebbe consentire ai ricercatori per ottenere sia l'alta densità di energia e ad alta densità di potenza , senza dover sacrificare le caratteristiche dell'uno per raggiungere l'altro.
Per prima cosa, i ricercatori hanno intenzione di approfondire gli studi sui cicli di vita delle celle. Finora, hanno scoperto che i dispositivi possono trattenere il 95% della capacità dopo 1.000 cicli ed anche dopo 2.000 cicli non hanno mostrato alcuna evidente formazione di dendriti. I ricercatori hanno anche intenzione di indagare i ruoli dei diversi meccanismi di accumulo sulle prestazioni del dispositivo. Ci si aspetta che i costi diminuiscano notevolmente nel corso di 1 -3 anni.
Fonte: physorg.com
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7 commenti:
Le voglio!!!!
Qualche nota per i meno addentro all'elettrotecnica, i quali potrebbero essere fuorviati dal titolo.
Sicuramente un accumulatore con queste potenzialità non non è sfruttabile con la ricarica domestica (max 10kW), ma è anche sovrabbondante per le colonnine di ricarica rapida: che te ne fai di caratteristiche del genere se per trasferire in un minuto i 25KWh del tuo piccolo BEV non hai un allaccio da 1,5MW (Megawatt) alla rete...? A 600V (la massima tensione ragionevolmente utilizzabile in una colonnina rapida) sono 2500A, roba da superconduttori. Se moltiplichiamo per 10 o 20 quel minuto di tempo di ricarica tutto torna più ragionevole per una applicazione nel mondo reale.
Per lo storage delle rinnovabili intermittenti invece, questa tecnologia è straordinariamente interessante, da rendere obbligatoria per legge...
Non c'è niente di fuorviante nel titolo poiché è quello che viene dichiarato dai ricercatori nelle caratteristiche di queste batterie, anzi l'accorciamento dei tempi di ricarica è stata la molla principale, se non unica, che ha spinto la ricerca. L'esserci riusciti permette di avere un ventaglio più ampio di scelta dei tempi necessari a riempire di carica elettrica le batterie. A mio avviso la ricarica notturna, lunga alcune ore, è quella da privilegiare, ma non è detto che non si possa ricorrere a tempi di ricarica brevi secondo necessità. Prima non lo si poteva fare, presto sì. Un altro tabu (tabù o taboo) crolla e va a favorire i veicoli elettrici.
Defcon ha ragione, non è possibile "Una ricarica in meno di un minuto per i veicoli elettrici". È evidente che non si possono ricaricare delle batterie come quelle delle auto elettriche moderne in un minuto per via delle potenze troppo elevate in gioco.
Questo mi pare ovvio indipendentemente da quel che dichiarano i ricercatori che sono li per avere i finanziamenti per proseguire la ricerca.
Poi concordo con De Carlo sul fatto che queste nuove batterie se venissero messe in commercio e se costassero non troppo di più delle attuali costosissime batterie al litio, potrebbero permettere un più ampio spettro per quanto riguarda i tempi di ricarica ma parlare di un minuto è fantasia.
Io sono ottimista sulla possibilità pratica della ricarica in un minuto.
Nell'articolo non si parla di ricarica in un minuto dalla rete, ma di trasferimento di carica e basta; il sistema potrebbe prevedere un secondo accumulatore (ricaricato in modo lento dalla rete, anche domestica) e la parte veloce del "trasferimento di carica" avvenire solo tra i due "pacchi" con un adeguato collegamento.
Anche 4 anni fa si potevano ricaricava le batterie al litio ai nano titanati della Altairnano montate su un Doblò micro-vett in 10 minuti grazie ad un caricabatteria appositamente studiato.
Le batterie si possono ricaricare in pochi minuti. Questa è una realtà già oggi come ricorda Carest. Chiaramente si devono impiegare impianti di potenza adatta. Che sia possibile in tempi più ristretti è una straordinaria possibilità ma non è detto che debba per forza essere utilizzata sempre, ovunque, da tutti. La costituzione fisica di queste batterie permette anche di assimilare quasi totalmente l'energia prodotta nelle fasi di rilascio dell'acceleratore quando il motore elettrico diventa generatore. Inoltre ricordiamoci che il trasferimento di energia può avvenire anche dai supercaps alle batterie. In questo caso l'impianto di ricarica occuperebbe uno spazio di potenza minore. Arriveremo a mettere insieme le varie esperienze di ricerca attuali per raggiungere gli obiettivi di durata (ccli), leggerezza, densità di energia, anche se le batterie al litio esistenti sono ampiamente soddisfacenti per le necessità attutali .
@ carest
Non ti pare che sia già molto oneroso dover acquistare, manutenere e - periodicamente - sostituire un pacco batterie ossia quello montato sul BEV? Sicuro che nel budget di mobilità degli automobilisti elettrici ci sia un sufficiente e distribuito "spazio economico" per un secondo?
Intanto sei obbligato ad avere un garage o almeno un box dove tenere questo secondo pacco batterie e impiantistica associata. Strada facendo ti accorgi che addirittura il garage è meglio se lo climatizzi per garantire lunga vita al secondo pacco batterie, che te le avevano vendute per 6000 cicli e poi ti accorgi che questo vale solo se la batteria è mantenuta a 20°C. Prima ancora ti accorgi che magari è lo stesso garage dove il BEV sta parcheggiato nel 95% delle notti, quindi tanto vale...
Per quel 5% di notti (intese come esigenze rare ma presenti da aggiungere ai casi in cui si deve fare un viaggio ad una distanza fuori dal range del BEV), secondo me è meglio considerare altre opzioni, nell'ordine che preferite:
1) declassare a seconda auto la tua attuale auto a pistoni o rivenderla e comprarne una usata più piccola. Ovvio, così devi affrontare la doppia assicurazione/bollo: aiuteranno si spera gli incentivi (no bollo e assicurazione ridotta per il BEV promosso a prima auto) e il mercato (assicurare un auto per 5000km/anno è cosa diversa che per 30000km/anno) ma il giochino funziona meglio se la seconda auto la si condivide in una famiglia.
2) noleggiare un'auto alla bisogna (i car rent sono ovunque)
3) usare i mezzi pubblici
4) chiedere aiuto (un passaggio o farsi prestare un'auto) ad amici e parenti.
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