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HIGH SPECIFIC ENERGY ALUMINIUM-ION RECHARGEABLE DECENTRALIZED ELECTRICITY GENERATION SOURCES

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Creazione della prossima generazione di batterie agli ioni di alluminio ecologiche ed efficienti

Alcuni ricercatori europei stanno dando il via a un campo emergente nel settore delle batterie di prossima generazione, utilizzando un nuovo promettente concetto di incorporazione/deintercalazione di ioni di alluminio.

ENERGIA

© xujun, Shutterstock

Lo stoccaggio dell’energia è essenziale per la prossima generazione di tecnologie volte a un mondo più sostenibile. Le batterie ricaricabili sono l’opzione più utilizzata e questo settore dello sviluppo tecnologico è alimentato da un afflusso di innovazione da tutto il mondo. Eppure, non sono molti i progetti di ricerca incentrati sulla nuova tecnologia agli ioni di alluminio, che potrebbe generare un’ondata di batterie più ecologiche ed efficienti. Il progetto ALION fa parte di questa nuova generazione di tecnologie di accumulo dell’energia. La loro proposta consisteva nello sviluppo di elettroliti a base di liquidi ionici (liquidi salati a temperatura ambiente) che consentono la conduzione di ioni di alluminio con eccezionale stabilità termica ed elettrochimica. Ciò significa che le batterie possono essere create senza l’uso di materie prime essenziali come il litio o il cobalto. «Una batteria del genere sarebbe quindi più economica e più sostenibile», afferma Etienne Knipping, coordinatore del progetto ALION. ALION ha sviluppato con successo un modulo di batteria agli ioni di alluminio, dimostrando l’elevata potenza e le elevate prestazioni cicliche di tale tecnologia emergente. «Queste batterie si configurano quali nuovi candidati seri per sostituire le batterie acide al piombo in applicazioni fisse tra cui gruppi di continuità (UPS), telecomunicazioni, sistemi di energia rinnovabile (RES) e supporto di rete», afferma Knipping. Potrebbe trattarsi di pannelli solari di proprietà privata o turbine eoliche installate ad esempio su una casa o altri edifici. ALION ha coperto l’intera catena di produzione, dall’approvvigionamento di materiali ai produttori di componenti, all’assemblaggio di batterie e alla convalida della tecnologia in specifici sistemi di microrete che includono una fonte di energia rinnovabile, come quella solare o eolica. «L’obiettivo finale di questo progetto è ottenere un modulo di batteria Al-ion convalidato in un ambiente pertinente, con una potenza specifica di 500 W/kg, una tensione di 48 V e una durata pari a 3 000 cicli», afferma Knipping.

Assorbire potenza dalla diffusione

Per creare i nuovi sistemi di batterie, ALION ha utilizzato un approccio basato su un meccanismo a «sedia a dondolo», il quale prevede l’inserimento e la rimozione di ioni che si diffondono da un elettrodo all’altro, per esaurire e ricaricare rispettivamente la batteria. La tecnologia risultante è più economica, con prestazioni, livelli di sicurezza e affidabilità più elevati rispetto agli attuali sistemi di stoccaggio dell’energia, come lo stoccaggio mediante pompaggio e le batterie agli ioni di litio. «La batteria agli ioni di alluminio presenta vari vantaggi rispetto agli attuali prodotti commerciali: non contiene materie prime essenziali ed è altamente sicura poiché la maggior parte dei processi sono a base d’acqua e realizzati con materiali non infiammabili», afferma Knipping. Si sono verificate alcune difficoltà inaspettate: a causa della corrosività dell’elettrolita, i processi di produzione tradizionali sono diventati impossibili. Ciò significa che il progetto si concentrava invece sullo sviluppo di una batteria meno corrosiva ad alte prestazioni basata sull’elettrolita ionico a base liquida.

Pacchi batterie

Nei test di laboratorio, le celle hanno mostrato livelli di potenza elevati fino a 36 kW/kg e un’elevata ciclabilità (livelli di durata) a circa 500 000 cicli per batteria. Un altro risultato importante del progetto è stato l’assemblaggio riuscito di pacchi batterie stampati in 3D. «Questi pacchi erano i più grandi mai sviluppati con celle agli ioni di alluminio. Un grande passo avanti per questa promettente tecnologia!», afferma Knipping. Il progetto è terminato a maggio 2019. Alcuni partner del consorzio ALION stanno ancora lavorando sulla tecnologia, alla ricerca di nuovi finanziamenti per fare ulteriori progressi. Ciò implicherebbe ulteriori test in ambienti pertinenti e la ricerca di un modo per aumentare la capacità complessiva.

Parole chiave

ALION, alluminio, batteria, stoccaggio, ecologico, capacità, tecnologia

Informazioni relative al progetto

ID dell’accordo di sovvenzione: 646286

Stato

Progetto concluso

  • Data di avvio

    1 Giugno 2015

  • Data di completamento

    31 Maggio 2019

Finanziato da:

H2020-EU.2.1.3.4.

  • Bilancio complessivo:

    € 7 223 551,25

  • Contributo UE

    € 7 223 551,25

Coordinato da:

ACONDICIONAMIENTO TARRASENSE ASSOCIACION