Batterie a stato solido: scoperta una soluzione chimicamente stabile

13 Maggio 2021 44

Era un po' che non saltava fuori una scoperta super promettente nel mondo delle batterie, e questa volta possiamo ringraziare Harvard: il team di ricercatori guidato da Xin Li è riuscito a creare delle batterie agli ioni di litio a stato solido che promettono un decadimento molto più lento di quanto vediamo nella tecnologia attuale: si citano almeno ben 10.000 cicli di ricarica. Questo, secondo i calcoli degli scienziati, permetterebbe alle auto elettriche di durare molto di più di quelle attuali - diciamo tra i 10 e i 15 anni, una vita paragonabile a quella media delle auto a combustibile fossile - senza mai sostituire la batteria.

In aggiunta, le batterie messe a punto dai ricercatori, che usano un anodo in litio-metallo accoppiato a un catodo ad alta densità energetica già reperibile in commercio, sono in grado di reggere flussi di corrente ad alta densità: questo significa che un veicolo elettrico potrebbe essere completamente caricato in un tempo compreso tra i 10 e i 20 minuti.

UN ''SANDWICH'' AD ALTA TENSIONE

Come illustra in modo eloquente l'immagine qui sopra, il sistema di strati progettato dai ricercatori previene in modo efficace il problema più importante delle batterie litio-metallo pensate finora: le reazioni chimiche che avvengono nella batteria causano la formazione di dendriti di litio, che possono creare un cortocircuito e prendere fuoco. I vari strati intermedi con proprietà variabili non cercano di bloccare la formazione dei dendriti, ma offrono una soluzione efficace per contenerli e controllarli.

I due elettroliti, in particolare, lavorano in tandem: il primo è stabile con il litio, ma vulnerabile alla penetrazione dei dendriti; il secondo, viceversa, reagisce al litio, ma a quanto pare è immune ai dendriti. Questo design, tra l'altro, permette alla batteria di "auto-curarsi", riempiendo i buchi nel litio metallo lasciati dai dendriti.

UN REBUS IRRISOLTO PER QUARANT'ANNI

È da quarant'anni che le batterie in litio-metallo sono state teorizzate, e sono state viste nella comunità scientifica come il "Sacro Graal", proprio per il loro lentissimo decadimento nel tempo e l'alta densità energetica. Finora non si è ancora riusciti a creare un design stabile. Quello del team di Xin Li è molto promettente, ma per il momento si tratta solo di un modello sperimentale: il difficile, al solito, sarà passare da una proof of concept realizzata in laboratorio a un prodotto costruito in serie. Ci saranno alcune sfide di natura pratica da da risolvere, ma il team di ricercatori è molto fiducioso. BMW ha promesso questa tecnologia su strada entro il 2025.


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Commenti

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Granduca di Populonia

....lo dicessero almeno quando sono pronti invece di annunciare caxxate da anni solo per fare notizia...capisco l'entusiasmo della ricerca e dei risultati che arrivano gradualmente ma vivadio smettetela di annunciare come un dato di fatto...la gente poi ci crede...quella ovviamente che gira con il powerbank dello smartphone convinti di poter ricaricare l'auto elettrica strada facendo. https://media3.giphy.com/me...

Granduca di Populonia

...io mi porto sempre dietro il powerbank del mio smartphone, all'occasione potrei usarlo per caricare l'auto elettrica al bisogno senza avere l'ansia della colonnina. https://media1.giphy.com/me...

Ottoore

La ricarica delle batterie al litio non è mai a potenza costante, questo vale per tutti, e non va nemmeno ribadito.
Questo grafico chiarisce bene quale sia il differente approccio, rendendo addirittura il Realme X50 Pro, con una curva di ricarica paragonabile al 7 Pro, il peggiore in assoluto.

https://uploads.disquscdn.c...

In tutti le cose c'è un rapporto costi-benefici, questo tipo di ricarica è a benefici 0 rispetto alla concorrenza ed a costi altissimi, visto il decadimento verticale della durata delle celle.
Ma, come detto, è marketing.

NihilGuru

Guarda che gli ultimi 20% non lo carica alla max disponibile
Ma nemmeno lungo tutto il ciclo di carica se è per questo.
Oltretutto avresti un deterioramento di quanto? 100 cicli in meno nell'arco di tutta la vita della batteria? E chissene non lo mettiamo? Cioè comprendiamo quanto sia comodo in 15 minuti avere un telefono carico da 10 a 50\60%
Al costo di qualche misero ciclo in meno... Che tanto, le batterie muoiono fino ad un buon 30% nell'arco di 2 anni esatti se caricate 1\2 volte al dì. Con supercharge morirebbe (sempre quel 30%) in 1 anno e 9 mesi. Non un dramma.
Io ad ogni device nuovo che compro, dato che lo cambio ogni 2 anni ma anche oltre, fino a spingermi a 4 anni, compro una batteria originale di scorta, e quando vedo che la batteria inizia a balbettare, la cambio.
Easy
I pezzi di ricambio esistono. L'obsolescenza è programmata fino ad una certa... È programmata per chi non si informa forse, per chi non fa da sé... Le batterie hanno fatto passi avanti, anche se non quel salto futuristico e davvero innovatore che tutti aspettano. Ma comunque sono davvero ottime ormai, ed i cicli di carica anche ad alto amperaggio, non sono più un problema, se il calore è ben dissipato. L'unico vero ostacolo
Utilizzo delle 18650 da 25A della Samsung 30Q da 3 anni, e da 3 anni le carico a 4A quando posso, quando sono a casa col caricatore corretto, altrimenti a 2A
Il tutto scaricandole a circa 15A ogni volta che viene utilizzata
Ebbene avrà perso si e no un misero 15% di capacità reale, sui 3000mah disponibili. Davvero prestanti.
Per non parlare delle LG HG2 sempre 18650
Che durano in eterno

Ottoore

Cnet non è una fonta tecnica quindi del loro parere possa far tranquillamente a meno. Il fast charging, se avessi letto il mio messaggio precedente, non è il problema ed io stesso ho nominato la ricarica con doppia batteria in serie: quello che danneggia la batteria è il mantemento di una potenza elevata quando la cella è piena.

Ecco perché il Realme caricato in 30 minuti è destinato a durar poco.

Il corpo di Cristo in CH2O

"il progresso c'è ma non capita dall'oggi al domani"

prendi come esempio il progresso che c'è stato durante il '900, anche solo in termini di realizzazione di idee. evidentemente non si facevano problemi ad investire con un fine di miglioramento dell'intera società umana, funzionava bene fino a quando c'era quell'obiettivo. oggi ci sono troppe "valutazioni di mercato", l'obiettivo prima era "cerco di sviluppare prima teorie che possano spiegare fenomeni e di costruire tecnologie che impiegando gli stessi possa portare alla creazione di nuove realtà commerciali" mentre adesso è diventato "si sviluppano tramite privati teorie che possano spiegare fenomeni" e separato "ma a livello tecnologico cerco di spendere il meno e di mantenere un sistema solido e stabile per il periodo più lungo possibile".

Andrea

Non è proprio la verità : il litio verrà prima o poi superato ma la sua esistenza certifica il fatto che è stato possibile superare il petrolio e , naturalmente, lo stesso vale per il carbone. Basterebbe solamente la luce del sole per soddisfare la domanda globale di energia , è già una realtà considerando l'efficienza di conversione che ha sorpassato il 30% e ricordiamoci che la tecnologia è in continua evoluzione. Il punto non è potere ma volere ; l'essere umano ha dimostrato in molteplici campi di esser capace di opere e realizzazioni straordinarie, financo oltre l'immaginazione.
L'attore principale di ogni cambiamento antropologico è la motivazione, le cui dimensioni son direttamente proporzionali all'ampiezza del raggio evolutivo.
Per 60 anni le multinazionali han venduto solo petrolio perché non volevano si inventasse altro, non mancavano certo le doti mentali per trovar un combustibile alternativo (ponendo ora da parte la questione elettrico sì elettrico no). Molto semplicemente i giganti volevan mantenere quello che si dice monopolio e pur di regnare indisturbati nel pianeta dei consumi non hanno esitato ad uccidere chiunque si ponesse d'intralcio a codesti criminali.
L'unico avversario che non han potuto eliminare è Elon Musk , essendo oramai divenuto "troppo" importante e comunque è stata aperta una via da cui difficilmente si potrà tornar indietro.
Come detto , la vera questione dipende in particolare dalla volontà di ogni singolo : anche noi comuni cittadini dobbiamo scegliere da che parte stare ed il tuo atteggiamento appare più come la costituzione di un ostacolo che solo può convenire alle multinazionali summenzionate.

JustATiredMan

Guarda, anch'io c'ho la mia età, e di acqua sotto i ponti ne ho vista anch'io. Quello che contesto, e che mi pare sia molto peggiorato in questi ultimi 10-15 anni, è il paper launch e gli annunci roboanti, non solo in tecnologia, ma un pò in tutto. Ai tempi di cui parli, le novità uscivano, erano eclatanti, ma nessuno l'anno o due prima se ne usciva con l'annuncio roboante che sarebbe arrivata sul mercato la macchina risolutiva di tutti i problemi... oggi se senti un qualsiasi lancio di un nuovo iphone o ipad, sembra che arrivi sul mercato una roba che risolverà i problemi dalla fame nel mondo, alle pestilenze, mentre in realtà ha il nuovo processore più veloce, e qualche pixel in più sul display, il tutto condito con l'ennesima versione del s.o. di turno, che faceva esattamente le stesse cose del precedente, salvo qualche lockin aggiuntivo per il cliente e qualche nuova icona.

Ottoore

Occhio a non confondere il marketing con il progresso.
Se tu caricassi il tuo cellulare con il caricatore superfast tutti i giorni per tutta la sua capacità lo butteresti dopo 1 anno: quello che purtroppo non cambia è il decadimento delle celle al litio se caricate nella porzione finale ad alta potenza.

Quello che è cambiato dal tuo Oneplus One al Realme è che il panorama richiede caricatori veloci per la vendibilità del prodotto. La tecnologia purtroppo è la medesima.

Signor Rossi
Signor Rossi

Grazie, è solo la verità

Arturo Bianchi

Non tutte le tecnologie possono più essere applicate alla realtà fuori dai laboratori... ma ciò non significa che il progresso non ci sia anche perché spesso in scienza si impara più da un fallimento che da un successo.

Prendi i telefoni a ricarica veloce di oggi e confrontarli con quelli di solo un paio di anni fa... batterie che richiedevano ore e ore di ricarica oggi si possono ricaricare completamente in 20/30 minuti. Non è un progresso importante secondo te?

E quando avremo la ricarica wireless (che sta per uscire dai laboratori) ci servirà ancora una batteria che si ricarichi in fretta quando basterà entrare in casa per avviare automaticamente il processo di ricarica? A volte la soluzione a un problema prende strade diverse ed inaspettate.

Le batterie sono notevolmente migliorate negli anni recenti, sono migliorati gli alimentatori che le ricaricano permettendo di trasferire decine di watt di potenza dove prima di potevano trasferire poco watt, e sta cambiando anche il modo in cui le ricarichiamo (cosa che da sola, forse, renderà questi progressi se non superflui per lo meno meno fondamentali).

Il progresso c'è, ma non capita dall'oggi al domani.

Arturo Bianchi

Nel frattempo io ho un Realme 7 Pro che si ricarica completamente in meno di mezz'ora...
Se lo confrontiamo con il mio precedente telefono (One Plus One) di solo qualche anno fa gli ci voleva mezza giornata.

Questo per dire che la tecnologia progredisce velocemente ma bisogna tenere presente che questi cambiamenti avvengono comunque gradualmente nell'arco di anni, non nell'arco di settimane, perciò a noi esseri umani che viviamo nel presente ci sembra che le cose siano statiche, ma non è così.

Nell'arco della mia vita (40 anni circa) ho visto realizzarsi cose che erano pura fantascienza distillata. Dai grossi PC "portatili" (valigioni di diversi chili) siamo passati ad apparecchi enormemente più potenti e capienti che ci stanno in una tasca. Eppure ricordo che usai il mio MSX per diversi anni, usai il mio 8086 per diversi anni, usai il mio 386 per diversi anni... e anche allora il progresso mi sembrava lento e "statico".

Il progresso però sta accelerando, la tecnologia, l'IA, le ricerche come questa stanno permettendo all'umanità di progredire a passi enormi in pochissimo tempo. Cose che prima richiedevano centinaia o migliaia d'anni a realizzarsi oggi capitano nel giro di pochi anni.

Perciò non sarei così pessimista se fossi in te, non mi stupirebbe affatto se nel giro di pochi anni questa tecnologia divenisse pervasiva, non solo nel campo delle auto elettriche, ma ovunque.

ondaflex

Il grafene l'hanno inventato i blog con grande soddisfazione

ondaflex

Vero, da almeno un paio di settimane

JustATiredMan

ne l'una ne l'altra.... la specie umana si estinguerà prima.

JustATiredMan

mha... annunci ce ne sono stati molti, ma la realtà è ancora che andiamo avanti con il litio ed affini, da 20 anni. Quello che è stato fatto sono consolidamenti e ottimizzazioni ad una tecnologia esistente. Dove sono le promesse fatte almeno un decennio fà sulle batterie al grafene ? E quelle sui super/ultra capacitori (o condensatori che dir si voglia) ? E quanti altri poi finiti nel dimenticatoio ?

Funz

Noi prendiamo in giro, ci crediamo furbi, ma chi è veramente avanti, e chi è veramente terzo mondo tra Italia e Germania?

Canvas

Hai ragione, una di quelle novità di cui parli sono le batterie ai nanodiamanti, per un auto durerebbero addirittura 90 anni senza ricarica, costano meno delle litio eppure nessuno ne parla più.

lele

Boh, io l'unica cosa che vedo da anni a questa parte sono centinaia di articoli e che parlano di altrettante centinaia di studi "miracolosi" sullo sviluppo di batteria che cambieranno il mondo... ma finora mi pare che non si è visto nulla neanche vicino al possibile utilizzo commerciale... spero veramente che la corsa alle auto elettrica dia uno sprint decisivo in tal senso

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Ottoore

So già che arrivà gente col classico "che cosa significa innovativa?Come lo valuti?" quindi li anticipo: una batteria che si renda davvero compatibile con la mobilità elettrica, con una densità energetica un ordine di grandezza superiore all'attuale ed una potenza di ricarica lineare per tutta la sua capienza.

Messi i puntini sulle i, arriveremo prima su Marte.

Signor Rossi
axoduss

Arriveremo prima su Marte oppure prima avremo una batteria davvero innovativa?

Super Rich Vintage

Continua a non credere nel futuro, intanto nel pianeta che tu ritieni tanto insignificante si trova una nazione chiamata Germania, patria delle auto, e un professore chiamato Fritz Prinz che sta sviluppando in questo momento batterie allo stato solido per conto di Vw. Nel 2025 quando le batterie saranno pronte, non avranno più senso vetture endotermiche e anche tu ti ricrederai.

Signor Rossi
Attila Golia
Ngamer

litio abbondante??

Ngamer

abbiamo il vetro , poco tempo fa ho sentito parlare di batterie di vetro/silicio

Ngamer

il grafene cè nelle betterie dei droni pero non mi pare abbiano tutto sto vantaggio :)

IGN_mentale

Con il disegno del sandwich avete vinto un cagnolino per sempre!

EL TUEPO

DAJEEEEE

(Stavolta davvero però per favore)

DAJEEEEE

Alessio Ferri

Guarda in fonte come è fatta la batteria

Alessio Ferri

Questa è una batteria al grafene. C'è uno strato di grafene dentro

Alessio Ferri

Entrambi gli elettroliti sono già noti. Immagino sia una questione solo di organizzazione e business.

R_mzz

Il problema non è solo economico, non è semplice realizzare una buona batteria senza usare il litio.
Questo per via delle ottime proprietà del litio:
ad esempio è l'elemento con il più grande valore negativo di potenziale standard di riduzione (-3,05 V)

Lukinho

No anche il grafene, che verrà presto utilizzato come in tutti i settori. Manca poco, ma il grafene verrà finalmente usato. E' questione di pochi anni.

Questi erano gli articoli del 2004 :D

matiu2

certo, esiste il mitico grafene, se ne parla da anni e ancora non si è visto nulla di pratico...

Così abbondanti in natura non tantissimi.
Il problema di molte soluzioni è che non sono sostenibili economicamente

Ngamer

ma io mi domando esiste solo il litio ??

R_mzz

Vorrei ricordare che esisto già auto con batteria allo stato solido.
Ad ed. la Bollorè Bluecar, con batteria LMP.
https://uploads.disquscdn.c...
Quest'auto aveva prestazioni nettamente inferiori alle elettriche attualmente disponibili (batteria da 30 kWh, densità di soli 100 Wh/kg, da mantenere costantemente tra i 70 e gli 80°C).
Ora si sperimentano nuove batterie allo stato solido, con una chimica completamente differente.

Andredory

Ovvio, se no come fanno a guadagnarci dalla vendita delle batterie?

Chicco Bentivoglio

Dicono duemilacredici

E la messa in produzione è prevista per il 2250.

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