Questa batteria allo stato solido si carica più velocemente e dura più a lungo: merito del silicio

Questa batteria allo stato solido si carica più velocemente e dura più a lungo: merito del silicio

Ricercatori della UC San Diego e LG Energy Solution hanno creato un nuovo tipo di batteria che usa un elettrolita a stato solido e un anodo interamente in silicio. Nei primi test questa batteria totalmente in silicio si è dimostrata sicura, di lunga durata e con un'alta densità energetica.

di pubblicata il , alle 08:31 nel canale Batterie
 

I ricercatori della University of California San Diego, in collaborazione con LG Energy Solution, hanno creato "un nuovo tipo di batteria" che combina due innovazioni di cui si discute da tempo, un elettrolita allo stato solido e un anodo totalmente in silicio.

Questa batteria in silicio allo stato solido, nei primi test, si è dimostrata sicura, di lunga durata e in grado di assicurare un'alta densità energetica: tutte caratteristiche utili a una sua futura applicazione nelle auto elettriche e/o nell'accumulo di energia sulla rete. La tecnologia alla base di questa batteria è stata descritta in uno studio su Science.

Da tempo si parla di usare anodi in silicio al posto di quelli in grafite perché in grado di offrire una densità energetica fino a 10 volte maggiore. Tuttavia, gli anodi in silicio hanno manifestato problemi nel modo in cui si espandono e contraggono durante i cicli di carica e scarica e per come si degradano a contatto con elettroliti di tipo liquido.

Secondo i ricercatori della UC San Diego e di LG Energy Solution la soluzione a questi problemi sta proprio nel trovare il giusto elettrolita. "Con questa configurazione di batteria, apriamo una nuova strada per le batterie a stato solido che usano anodi in lega come il silicio", ha dichiarato Darren H.S. Tan, autore principale dello studio e cofondatore di UNIGRID Battery, startup che ha in licenza la tecnologia.

Le moderne batterie a stato solido ad alta densità energetica hanno sempre fatto affidamento sul litio metallico come anodo. Questa scelta comporta restrizioni nella velocità di carica e richiede temperature elevate, di solito 60 °C o più, durante la ricarica. L'anodo di silicio non ha queste limitazioni, consente velocità di carica molto maggiori a temperature ambiente o contenute, mantenendo al contempo una densità energetica elevata.

In laboratorio i ricercatori dell'ateneo e LG hanno dimostrato che una cella basata sul nuovo progetto è oggi in grado di garantire 500 cicli di carica e scarica con una ritenzione della capacità dell'80% a temperatura ambiente. Si tratta di valori che rappresentano un passo avanti nella giusta direzione.

Il nuovo approccio dei ricercatori dell'UC San Diego elimina il carbonio e i leganti associati agli anodi di silicio. Inoltre, i ricercatori si sono avvalsi del cosiddetto "microsilicio", che è meno elaborato e costoso del "nanosilicio" usato di frequente.

Oltre a rimuovere tutto il carbonio e i leganti dall'anodo, il team ha anche eliminato l'elettrolita liquido usando al suo posto un elettrolita solido a base di solfuro. I test hanno dimostrato che questo elettrolita solido è estremamente stabile se usato insieme ad anodi interamente in silicio. "Questo nuovo studio offre una soluzione promettente al problema dell'anodo in silicio, anche se c'è ancora molto lavoro da fare", ha affermato il professor Shirley Meng dell'ateneo.

Sostituendo l'elettrolita liquido con uno solido e rimuovendo il carbonio e i leganti dall'anodo di silicio, i ricercatori hanno evitato una serie di complicazioni che emergono quando gli anodi entrano a contatto con l'elettrolita liquido organico mentre la batteria è in funzione.

Allo stesso tempo, eliminando il carbonio nell'anodo, il team ha ridotto enormemente il contatto interfacciale (e le reazioni collaterali indesiderate) con l'elettrolita solido, evitando la continua perdita di capacità che si verifica tipicamente con gli elettroliti a base liquida.

6 Commenti
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DevilsAdvocate28 Settembre 2021, 08:42 #1
Ho controllato anche i riferimenti. Non c'è alcun numerino a supporto di una densità energetica interessante. Non c'è alcun numero a supporto di una velocità di carica interessante.
L'unico dato riportato è la longevità, 80% di capacità residua dopo 500 cicli, che non è affatto interessante (se raffrontato a quanto già c'è sul mercato o ad altre tecnologie).
Altri 30 anni e forse ne esce un prodotto commerciale.
berson28 Settembre 2021, 10:24 #2
Originariamente inviato da: DevilsAdvocate
Altri 30 anni e forse ne esce un prodotto commerciale.


Può darsi, ma siccome le ricerche e sperimentazioni sulle batterie sono numerose, il risultato finale è che nonostante tutto la tecnologia delle batterie migliora costantemente: la densità di carica sale, la velocità di ricarica sale e i prezzi scendono. Ma tranquillo, i nostalgici potranno sempre continuare a circolare su tradizionali auto a benzina, anche all'inizio del '900 c'erano i cavalli in autostrada.
nickname8828 Settembre 2021, 10:34 #3
Originariamente inviato da: berson
Può darsi, ma siccome le ricerche e sperimentazioni sulle batterie sono numerose, il risultato finale è che nonostante tutto la tecnologia delle batterie migliora costantemente: la densità di carica sale, la velocità di ricarica sale e i prezzi scendono. Ma tranquillo, i nostalgici potranno sempre continuare a circolare su tradizionali auto a benzina, anche all'inizio del '900 c'erano i cavalli in autostrada.
Si migliora ma con che velocità ?
Siamo ancora ben lontani dal raggiungere le autonomie di un utilitaria con motore termico, ancora peggio se ibrido.
Se invece ci spostiamo verso le moto, l'elettrico è un autentico disastro assoluto, con autonomie imbarazzanti e per giunta in relazione al peso.

Come dici l'utente sopra se avvenisse nell'arco di un così lungo periodo questo step allora lascia il tempo che trova ed è anche inutile parlarne adesso.
DevilsAdvocate28 Settembre 2021, 11:03 #4
Originariamente inviato da: berson
Può darsi, ma siccome le ricerche e sperimentazioni sulle batterie sono numerose, il risultato finale è che nonostante tutto la tecnologia delle batterie migliora costantemente: la densità di carica sale, la velocità di ricarica sale e i prezzi scendono. Ma tranquillo, i nostalgici potranno sempre continuare a circolare su tradizionali auto a benzina, anche all'inizio del '900 c'erano i cavalli in autostrada.


Sono 30 anni (dai primi anni 90) che leggiamo queste notizie mirabolanti di grandi sviluppi di batterie, ma seppur con qualche perfezionamento, usiamo sempre la batteria a ioni di litio commercializzata per la prima volta nel 1991.
Nessuno loda i cavalli in autostrada, semplicemente ormai sparare fuori così "batterie rivoluzionarie" senza uno straccio di numero e con prospettive di commercializzazione oltre i 3 anni sa di vaporware.
calabar28 Settembre 2021, 12:58 #5
Originariamente inviato da: DevilsAdvocate
Ho controllato anche i riferimenti. ...

Bisogna vedere se quei numeri sono validi in relazione alla fase di sviluppo di questa tecnologia per la quale, come specificato, c'è ancora molto lavoro da fare.
Ad ogni modo la densità dovrebbe essere assicurata dal nuovo anodo, che in precedenza si aveva difficoltà ad utilizzare. Per il resto bisogna aspettare i successivi affinamenti, perchè alla fine della fiera ci sarà da considerare anche un altro fattore importantissimo che non viene citato: i costi di produzione.

Una cosa è certa: ci vorrà ancora del tempo per vedere qualcosa di concreto, sempre che i progressi nel campo non lo rendano un ramo secco. Ma non dimenticare che mai come oggi si spende e si investe sulle tecnologie di accumulo, e investendo i progressi arrivano.

Originariamente inviato da: DevilsAdvocate
... ma seppur con qualche perfezionamento, usiamo sempre la batteria a ioni di litio commercializzata per la prima volta nel 1991.

Questa frase è un po' qualunquistica, sarebbe come dire che non c'è stata evoluzione nella computazione perchè ormai da decenni utilizziamo la stessa tecnologia al silicio. Indubbiamente nuovi materiali potrebbero costituire una svolta nel settore, ma questo non significa certo che non ci siano stati progressi.
zappy28 Settembre 2021, 14:51 #6
Originariamente inviato da: Redazione di Hardware Upgrade
Link alla notizia: https://auto.hwupgrade.it/news/batt...cio_101055.html

Ricercatori della UC San Diego e LG Energy Solution hanno creato un nuovo tipo di batteria che usa un elettrolita a stato solido e un anodo interamente in silicio. Nei primi test questa batteria totalmente in silicio si è dimostrata sicura, di lunga durata e con un'alta densità energetica.

Click sul link per visualizzare la notizia.

"ma c'è ancora molto da fare" = campa cavallo...

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