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Nov 01, 2023

Nuovo set di batterie leggere per fornire alternative al trasporto elettrico

Cranfield research is helping to develop a new generation of battery

La ricerca di Cranfield sta contribuendo a sviluppare una nuova generazione di tecnologie delle batterie necessarie per un futuro di trasporto elettrico sostenibile.

Il lavoro sulle batterie al litio-zolfo fa parte di un nuovo importante programma di ricerca britannico da 29 milioni di sterline sullo stoccaggio dell’energia, finanziato dalla Faraday Institution.

Le batterie al litio-zolfo presentano una serie di potenziali vantaggi rispetto alla tecnologia esistente delle batterie agli ioni di litio. La disponibilità di batterie al litio-zolfo significherà un’opzione più leggera per i veicoli: importante per l’elettrificazione degli aerei a corto raggio e dei veicoli commerciali leggeri in particolare. Le attuali batterie agli ioni di litio producono circa 250 wattora per kg di massa, rispetto ai 400-600 wattora per kg del litio-zolfo. In questa fase, i ricercatori ritengono che il litio-zolfo possa anche essere una tecnologia più economica per l’industria e i consumatori.

Gli elementi costitutivi delle batterie al litio-zolfo comportano una minore dipendenza dai minerali scarsi, i tipi di “materiali di conflitto” che spesso possono essere acquistati solo da paesi in cui ci sono seri dubbi sui diritti umani e sulle condizioni di lavoro.

Il responsabile della ricerca, il dottor Daniel Auger, lettore di elettrificazione, automazione e controllo presso il Centro di ingegneria dei veicoli avanzati dell'Università di Cranfield, ha dichiarato: "Con la continua ondata di elettrificazione, c'è bisogno di una gamma di tecnologie e opzioni per le batterie da sviluppare. Pur continuando a svolgere un ruolo importante ruolo, le batterie agli ioni di litio hanno iniziato a raggiungere il loro limite in termini di miglioramenti delle prestazioni.Il litio-zolfo è una delle alternative emergenti più vicine alla disponibilità commerciale.

"Le batterie al litio-zolfo saranno di reale valore, ad esempio, per gli aerei, dove il carico di carburante è tutto; per i veicoli commerciali leggeri, consentendo loro di avere una maggiore capacità e di non ribaltarsi nella categoria delle 7,5 tonnellate. Ma anche per i passeggeri veicoli, la batteria più leggera significa che è necessaria meno energia per l'accelerazione e per superare la resistenza al rotolamento. Un intero spettro di settori sarà interessato alle qualità delle nuove batterie."

Il progetto di ricerca LiSTAR – guidato dall’University College London e che coinvolge anche le università di Birmingham, Cambridge, Coventry, Imperial College London, Nottingham, Oxford, Southampton, Surrey – mira a massimizzare il potenziale della tecnologia litio-zolfo, comprese le questioni legate all’energia densità e durata delle celle, esplorando l’utilizzo dei materiali più performanti.

Il team di Cranfield guidato da Daniel Auger sta cercando di sviluppare un sofisticato sistema di gestione della batteria: fornire informazioni accurate sui livelli di carica e approfondimenti su come il funzionamento del veicolo influisce sulla durata della batteria. Il lavoro comporterà anche l'esecuzione di simulazioni per modellare il comportamento della batteria in particolari tipi di veicoli.

"Questo lavoro è importante perché capire cosa succede all'interno di una batteria al litio-zolfo è più difficile che nel caso di una batteria agli ioni di litio", ha spiegato il dott. Auger. "C'è solo uno stadio dei processi elettrochimici negli ioni di litio, ma quattro nel litio-zolfo. Anche la carica è molto "piatta", il che significa che ci sono regioni della batteria in cui è molto difficile "vedere" la carica. Dobbiamo cercare diversi tipi di indicatori di ciò che sta accadendo."

La seconda fase del progetto LiSTAR inizierà nell’aprile 2023, basandosi sulla ricerca universitaria esistente sulla tecnologia, con risultati attesi entro due anni.

Il programma della Faraday Institution comprende sei progetti di ricerca sulle batterie progettati per portare a prodotti e iniziative commerciali: come estendere la durata della batteria, migliorare la sicurezza, nonché riciclare e riutilizzare; e nuove tecnologie per le batterie come quelle al litio-zolfo e allo “stato solido” (che utilizzano elettrodi ed elettroliti solidi anziché liquidi).

La professoressa Pam Thomas, CEO della Faraday Institution, ha commentato: "La Faraday Institution è impegnata a identificare e investire nelle iniziative di ricerca sulle batterie più promettenti e di maggiore impatto. Questa rifocalizzazione del progetto è una parte importante di tale processo e ci consente di indirizzare sforzi ancora maggiori verso quelle aree di ricerca che offrono il massimo potenziale di impatto sociale, ambientale e commerciale."