ABBASSO I KG DI TROPPO - Le auto elettriche si portano appresso centinaia di chili di batterie: cosa succederebbe se questo fardello si alleggerisse di colpo? La risposta concreta è ancora lontana, ma le sperimentazioni sulle batterie “senza massa” continuano alacremente. Una delle più promettenti sembra essere quella della svedese Chalmers University of Technology, che studia batterie strutturali a base di fibra di carbonio. L’idea è semplice concettualmente ma complicata da mettere in pratica: se la batteria diventa parte della struttura portante di un veicolo, la sua massa "scompare". Le ali degli aeroplani, per esempio, agiscono anche da serbatoio con la loro stessa struttura, senza bisogno di un contenitore separato e quindi il serbatoio… sparisce. Il professore Leif Asp, leader del progetto, spiega che “la batteria strutturale di prossima generazione ha un grande potenziale. Entro pochi anni si potrebbero produrre smartphone, portatili e biciclette elettriche che pesano la metà di oggi e anche le auto elettriche avrebbero grandi vantaggi”. Nelle auto elettriche, nelle quali le batterie possono arrivare anche al 25% del peso complessivo, con le batterie strutturali si potrebbe costruire la piattaforma, unificando in un solo componente il battery pack e il pianale e alleggerendo molto il veicolo.
MATERIALI DOUBLE FACE - I ricercatori della Chalmers University hanno sviluppato delle celle in fibra di carbonio, un composito che funge contemporaneamente da elettrodo, conduttore e materiale strutturale (nella foto qui sotto). Sappiamo infatti che questo materiale è molto resistente in rapporto al suo peso e che il carbonio può condurre l’elettricità. La loro genesi è stata molto lunga perché si sono dovuti mettere a punto compositi in fibra di carbonio che unissero leggerezza, resistenza e la capacità di immagazzinare energia elettrica. Questo lavoro preliminare, per inciso, è stato inserito fra le dieci più grandi scoperte scientifiche del 2018. In effetti le batterie strutturali sperimentate precedentemente erano o molto resistenti o con buone proprietà elettriche. La fibra di carbonio ha permesso di creare una batteria strutturale resistente e anche competitiva come capacità di accumulo dell’energia.
CAPACITÀ COSÌ COSÌ MA... - La versione attuale di questa batteria ha un anodo in fibra di carbonio mentre il catodo è in alluminio rivestito di fosfato di ferro e litio. I due elettrodi sono separati da un tessuto in fibra di vetro a matrice che contiene l’elettrolita e contribuisce alla rigidezza della batteria. I compromessi nei materiali e la chimica usata - litio ferro-fosfato, proposta anche da Volkswagen per i suoi veicoli economici (qui per saperne di più) - portano ad una densità di energia di 24 Wh/kg, che è solo il 20% della capacità delle batterie comparabili attuali. Ma questo valore è già interessante perché un veicolo più leggero avrà bisogno di meno energia per percorrere gli stessi km.
MIGLIORERÀ ANCORA - Questi prototipi sono già molto migliori di tutti i precedenti ma i ricercatori hanno già delineato un cammino che porterà la densità energetica di queste celle a 75 Wh/kg; la resistenza meccanica sarà simile a quella dell’alluminio ma con un peso inferiore. Questi risultati, raggiungibili in un paio d’anni, deriveranno da un catodo non più in alluminio ma in fibra di carbonio e da un separatore sempre in fibra di vetro ma molto più sottile, che consentirà anche ricariche più veloci. Se queste promesse verranno mantenute i veicoli elettrici potrebbero diventare molto più efficienti di quelli odierni, già molto abili a sfruttare l’energia delle batterie (qui per saperne di più).