Batterie agli ioni di litio per il trasporto
Lo stoccaggio dell’energia è un’area in rapida evoluzione. A causa della loro elevata densità di energia, le tecnologie agli ioni di litio che alimentano i dispositivi elettronici di oggi stanno diventando gli attori principali per il trasporto e gli altri mercati di stoccaggio dell’energia. Nel progetto di ricerca HELIOS (“High energy lithium-ion storage solutions”), finanziato dall’UE, gli scienziati hanno valutato quattro tecnologie della batteria a base di litio, per trovare il più promettente per il mercato di massa. Questi erano litio con nickel cobalto alluminio (NCA), litio con nickel manganese cobalto (NMC), litio con ossido di manganese (LMO) e litio con fosfato di ferro (LFP). Lo studio è stato effettuato su grandi celle ad elevata energia per VE, VE ibridi da collegare alla rete elettrica e applicazioni per autocarri ibridi per servizio pesante. I membri del team di HELIOS hanno paragonato i diversi tipi di celle della batteria per le caratteristiche di prestazione, durata, costo, riciclaggio e sicurezza; questioni chiave che contribuiscono alla commercializzazione di successo dei VE. Si è scoperto che la capacità di ciclo, la profondità di scarico, lo stato della carica e la temperatura, oltre alle tensioni superiore e inferiore, rappresentano alcuni dei meccanismi di invecchiamento delle celle. L’analisi sui campioni di celle nuove, intermedie e finali ha indicato che l’adesione è stata uno dei principali meccanismi di invecchiamento, mentre la temperatura può provocare lo scioglimento di NMC e LFP. Gli studi hanno dimostrato che le celle a base di NMC hanno una capacità leggermente inferiore rispetto a quelle NCA. Tuttavia le NMC possono raggiungere la densità di energia equivalente migliorando continuamente i materiali delle celle e gli adattamenti alla geometria delle celle. D’altro canto, le celle di tipo LMO–NCA hanno presentato una capacità notevolmente inferiore. Ulteriori ottimizzazioni nella miscela di massa potrebbero compensare questo svantaggio. Riguardo alle celle a base di LFP, i risultati sono stati piuttosto deludenti, in particolare in termini di durata. Inoltre, la capacità delle celle può essere aumentata ulteriormente senza rinunciare alla loro vantaggiosa tolleranza all’abuso. Ciò le rende particolarmente interessanti per i VE ibridi da collegare alla corrente elettrica con batterie relativamente piccole. L’industria automobilistica deve soddisfare ambiziosi obiettivi climatici ed energetici dell’UE per il 2020, in particolare per la riduzione delle emissioni di gas del 20 %. Pertanto, gli esiti di HELIOS dovrebbero aiutare moltissimo il settore automobilistico e gli operatori del trasporto urbano a muoversi in questa direzione.
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