Nasce batteria più resistente al mondo per veicoli leggeri e sostenibili

Roma – Sviluppata una batteria strutturale che potrebbe dimezzare il peso di un computer portatile, rendere il telefono cellulare sottile come una carta di credito o aumentare l’autonomia di guida di un’auto elettrica fino al 70% con una sola carica. A compiere questo passo in avanti mondiale nel cosiddetto accumulo di energia senza massa, un gruppo di ricerca della Chalmers University of Technology, in Svezia. I risultati sono descritti su Advanced Materials. Quando automobili, aerei, navi o computer sono costruiti con un materiale che funge sia da batteria che da struttura portante, il peso e il consumo di energia si riducono radicalmente. “Siamo riusciti a creare una batteria in fibra di carbonio composita, rigida come l’alluminio e abbastanza densa di energia da poter essere utilizzata in commercio”, ha detto Richa Chaudhary, ricercatrice di Chalmers e prima autrice del lavoro. “Proprio come uno scheletro umano, la batteria svolge diverse funzioni allo stesso tempo”, ha continuato Chaudhary. La ricerca sulle batterie strutturali è in corso da molti anni presso Chalmers, e in alcune fasi anche insieme ai ricercatori del KTH Royal Institute of Technology di Stoccolma, in Svezia. Quando nel 2018 Leif Asp, professore presso il Dipartimento di Scienze Industriali e dei Materiali di Chalmers e i suoi colleghi hanno pubblicato i primi risultati su come le fibre di carbonio, rigide e resistenti, possano immagazzinare energia elettrica per via chimica, il progresso ha attirato un’enorme attenzione. La notizia che le fibre di carbonio possono funzionare come elettrodi nelle batterie agli ioni di litio è stata ampiamente diffusa e il risultato è stato classificato come una delle dieci maggiori scoperte dell’anno dal prestigioso Physics World. Da allora, il gruppo di ricerca ha sviluppato ulteriormente il suo concetto per aumentare sia la rigidità che la densità energetica. La precedente pietra miliare è stata raggiunta nel 2021, quando la batteria aveva una densità energetica di 24 wattora per chilogrammo, Wh/kg, ovvero circa il 20% della capacità di una batteria agli ioni di litio comparabile. Ora, è arrivata a 30 Wh/kg. Sebbene questo valore sia ancora inferiore a quello delle batterie odierne, le condizioni sono molto diverse. Quando la batteria fa parte della struttura e può essere realizzata in un materiale leggero, il peso complessivo del veicolo si riduce notevolmente. In questo caso, per far funzionare un’auto elettrica, ad esempio, non è necessaria tanta energia. “Investire in veicoli leggeri ed efficienti dal punto di vista energetico è una cosa ovvia se vogliamo risparmiare sull’energia e pensare alle generazioni future. Abbiamo fatto dei calcoli sulle auto elettriche che dimostrano che potrebbero circolare fino al 70% in più rispetto a oggi se avessero batterie strutturali competitive”, ha dichiarato Asp, responsabile della ricerca. “Quando si tratta di veicoli, naturalmente, è necessario che il progetto sia sufficientemente resistente per soddisfare i requisiti di sicurezza”, ha proseguito Asp. In questo caso, la cella strutturale della batteria del gruppo di ricerca ha aumentato in modo significativo la sua rigidità, o più precisamente il modulo elastico, misurato in gigapascal, GPa, da 25 a 70. Ciò significa che il materiale può sopportare carichi pari a quelli dell’alluminio, ma con un peso inferiore. “In termini di proprietà multifunzionali, la nuova batteria è due volte migliore di quella precedente, e di fatto la migliore mai realizzata al mondo”, ha sottolineato Asp, che dal 2007 si occupa di ricerca sulle batterie strutturali. Fin dall’inizio, l’obiettivo è stato quello di raggiungere prestazioni tali da rendere possibile la commercializzazione della tecnologia. Parallelamente al proseguimento della ricerca, è stato rafforzato il legame con il mercato, attraverso la nuova società Chalmers Venture Sinonus AB, con sede a Borås, in Svezia. Tuttavia, c’è ancora molto lavoro di ingegneria da fare prima che le celle delle batterie passino dalla produzione in laboratorio su piccola scala alla produzione su larga scala per i nostri gadget tecnologici o veicoli. “Si può immaginare che i telefoni cellulari sottili come una carta di credito o i computer portatili che pesano la metà di quelli attuali siano i più vicini nel tempo”, ha osservato Asp. “Potrebbe anche accadere che componenti come l’elettronica delle automobili o degli aerei siano alimentati da batterie strutturali”, ha aggiunto Asp. “Saranno necessari grandi investimenti per soddisfare il difficile fabbisogno energetico dell’industria dei trasporti, ma è anche questo il settore in cui la tecnologia potrebbe fare la differenza”, ha concluso Asp, che ha notato un grande interesse da parte dell’industria automobilistica e aerospaziale. (30Science.com)