Nuova architettura di batteria

Un gruppo di ricercatori del MIT ha portato avanti uno studio volto a definire un approccio completamente nuovo alla progettazione delle batterie, che potrebbe offrire la possibilità di realizzare batterie alternative, più economiche, compatte e leggere, rispetto alle attuali soluzioni utilizzate nei veicoli elettrici e nei sistemi di distribuzione dell'energia.

La nuova batteria si basa su una architettura innovativa denominata "semi-solid flow cell", nella quale particelle solide sono sospese in un liquido di trasporto e pompate attraverso il sistema. In particolare sono i componenti attivi della batteria - gli elettrodi positivi e negativi, catodo e anodo - ad essere composti di particelle sospese in un elettrolita liquido. Queste due differenti sospensioni sono pompate lungo il sistema e separate da una sottile membrana porosa che funge da filtro.

La pecularità del nuovo progetto è rappresentata dal fatto che le due funzioni della batteria - lo stoccaggio dell'energia e la scarica dell'energia quando deve essere usata - sono separate in strutture fisiche distinte. Nelle batterie convenzionali, infatti, le fasi di stoccaggio e di scarica hanno luogo nella medesima struttura. Separare queste funzioni si traduce nella possibilità di realizzare batterie dalla maggiore efficienza. Secondo quanto dichiarato dai ricercatori, una batteria di questo tipo potrebbe essere inoltre "rifornita" estraendo il liquido esausto e immettendo una soluzione integra oppure sostituendo i serbatoi della batteria.

Le cosiddette flow battery hanno gà visto qualche rara applicazione, ma dal momento che hanno impiegato liquidi a bassa densità energetica (la quantità di energia che può essere stoccata in un dato volume) occupano più spazio delle soluzioni a celle a combustibile e richiedono inoltre un rapido pompaggio del fluido al loro interno, ai danni dell'efficienza energetica.

Le nuove semi-solid flow battery studiate dal MIT superano questo limite grazie all'impiego di un fluido (che non è stato dettagliato oltre) caratterizzato da una densità energetica 10 volte superiore rispetto a quella dei fluidi impiegati fino ad ora che non necessita un rapido pompaggio all'interno del sistema. Le nuove batterie avrebbero inoltre costi di produzione inferiori rispetto alle convenzionali batterie agli ioni di litio. Il team di ricercatori ha avuto l'intuizione di combinare la struttura di base delle flow battery con le caratteristiche chimiche delle batterie agli ioni di litio, riducendo i materiali solidi delle batterie a piccole particelle che possono essere trasportate in sospensione liquida.

Questo progetto rende possibile, almeno sulla carta, dimezzare le le dimensioni e il costo di un sistema batteria, inclusi i supporti strutturali ed i connettori, rispetto alle soluzioni attuali. La riduzione degli ingombri e del peso potrebbe rappresentare un passo fondamentale in direzione della realizzazione di veicoli elettrici capaci di competere, in fatto di prestazioni, con i veicoli alimentati a benzina o a gasolio.
Oltre alle potenziali applicazioni nei veicoli elettrici le nuove batterie potrebbero essere portate su scala più grande a costi contenuti, divenendo ideali per applicazioni di stoccaggio energetico da abbinare a centrali di produzione elettrica solari o eoliche che, per loro natura, hanno una resa variabile dipendente dalle condizioni meteo.

Affinché sia ora possibile realizzare in maniera pratica ed agevole una versione commerciale di questa batteria è necessario che la ricerca individui migliori materiali per il catodo, l'anodo e l'elettrolita, ma allo stato attuale delle cose non vi sarebbero particolari ostacoli da superare.

[Fonte: www.businessmagazine.it]