I ricercatori governativi puntano al meglio - Pechino Northern Lights Co.,Ltd

I ricercatori del Dipartimento dell’Energia stanno collaborando con i produttori di batterie per aiutarli a trovare nuovi modi per realizzare batterie economiche in grado di immagazzinare molta energia

Il Dipartimento dell’Energia sta espandendo le sue partnership con i produttori di batterie per aiutarli a riprogettare e ridurre i costi delle future batterie.

Le società includono Samsung Electronics Co. Ltd. e Panasonic Corp., e gli sforzi sono volti ad aiutare gli Stati Uniti a competere con altri paesi in un contesto di crescente domanda globale di batterie migliori. La necessità di batterie più efficienti in termini di costi è aumentata insieme ai progressi nei veicoli elettrici e nelle energie rinnovabili, che utilizzano entrambi la tecnologia.

Gran parte della ricerca del DOE si è concentrata sui materiali, ad esempio sulla ricerca di nuovi modi per costruire batterie economiche in grado di immagazzinare molta energia. Le mosse, riassunte in “Powering the Future”, un rapporto NREL pubblicato la scorsa settimana, potrebbero aiutare a ridurre la dipendenza delle batterie da scarsi materiali importati modificando il design delle batterie per limitare la loro necessità di cobalto, grafite e nichel.

L’uso del silicio – un elemento duro, fragile e cristallino che abbonda negli Stati Uniti e in tutto il mondo – “probabilmente sarà la prossima grande novità”, ha affermato Matt Keyser, capo dell’Electrochemical Energy Storage Group presso NREL in D'oro, Colo.

Poiché il silicio può immagazzinare da quattro a cinque volte più elettricità rispetto alla grafite, che viene normalmente utilizzata nelle batterie, l’iniziativa ridurrebbe le dimensioni e il peso dei pacchi batteria. Ciò potrebbe incoraggiare l’uso delle batterie negli aerei più grandi “perché si vuole essere in grado di immagazzinare quanta più energia possibile nella massa più piccola possibile”, ha affermato Keyser.

Un altro risultato promettente è che le dimensioni delle batterie dei veicoli elettrici rimarrebbero le stesse, ma l’autonomia aumenterebbe dal 30% al 40%.

"Non siamo ancora arrivati a quel punto", ha detto Keyser, sottolineando che l'uso del litio produce crepe nel silicio, riducendone la durata di conservazione. "Altri tre o cinque anni, e penso che ce la faremo."

Parte di questa fiducia, secondo il rapporto NREL, deriva da nuovi potenti scanner e computer che aiutano gli ingegneri a individuare e monitorare i cambiamenti microscopici nelle batterie sperimentali.

Un’altra parte deriva dalle modifiche progettuali in sospeso che consentiranno ai produttori di batterie di sostituire materiali specifici nelle batterie esistenti e di riciclarle, invece di distruggere le batterie più vecchie quando la loro capacità di accumulo di energia si indebolisce.

Le batterie richiedono una complessa cooperazione tra i materiali per creare e immagazzinare elettricità. Devono avere un elettrodo negativo chiamato anodo sospeso all'interno di un elettrolita, un materiale che solitamente è un liquido, che convoglia una corrente elettrica verso un elettrodo positivo, chiamato catodo.

Il team dedicato alle batterie del NREL si sta concentrando sull’utilizzo di diverse miscele di litio in combinazione con altri materiali sia nell’anodo che nel catodo. Nel processo, secondo Keyser, stanno trovando modi per ridurre il cobalto e la grafite, entrambi costosi.

Il progresso si riduce a garantire che i diversi componenti all’interno della cella si comportino bene insieme, ha affermato Tony Burrell, un altro esperto di materiali NREL che lavora nel team delle batterie. Nella relazione del team ha osservato che i comportamenti negativi di alcuni dei materiali di nuova introduzione, come il silicio, vengono ridotti dai rivestimenti protettivi.

Giovanni Violaè un giornalista di E&E News.

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