I ricercatori della Stanford University hanno escogitato un nuovo modo per far durare più a lungo i pacchi batteria agli ioni di litio e deteriorarsi meno con la ricarica rapida. La loro ricerca mostra come la gestione attiva della quantità di corrente elettrica che fluisce a ciascuna cella in un pacchetto, anziché fornire il carico in modo uniforme, può ridurre al minimo l’usura. Questo approccio consente a ciascuna cellula di avere una vita migliore e più lunga.
La maggior parte degli sforzi precedenti per prolungare la vita delle batterie delle auto elettriche si sono concentrati sul miglioramento del design, dei materiali e della produzione delle singole celle, sulla base del presupposto che, come gli anelli di una catena, un pacco batteria è buono solo quanto la sua cella più debole.
Il nuovo studio presuppone che i collegamenti deboli siano inevitabili a causa della produzione e che alcune cellule si degradino più velocemente di altre se esposte a stress come il calore. Ma questo non dovrebbe far crollare l’intero pacchetto.
“Se non adeguatamente affrontate, le eterogeneità da cellula a cellula possono compromettere la longevità, la salute e la sicurezza di una batteria e indurre un malfunzionamento precoce della batteria. Il nostro approccio equalizza l’energia di ogni cellula del pacco, portando tutte le cellule allo stato di carica finale desiderato in modo equilibrato e migliorando la longevità del pacco.”Simona Onori, professoressa di Stanford e autrice principale dello studio.
I ricercatori hanno progettato meticolosamente un modello computerizzato ad alta fedeltà del comportamento della batteria che rappresentava accuratamente i cambiamenti fisici e chimici che avvengono all’interno di una batteria durante la sua vita operativa.
Le simulazioni eseguite con il modello suggeriscono che un moderno pacco batterie può essere ottimizzato e controllato tenendo conto delle differenze tra le sue celle costituenti. Il team prevede che il loro modello verrà utilizzato per guidare lo sviluppo di sistemi di gestione della batteria nei prossimi anni che possono essere facilmente implementati nei progetti di veicoli esistenti.
“A nostra conoscenza, nessuno studio precedente ha utilizzato il tipo di modello di batteria ad alta fedeltà e scala temporale che abbiamo creato.” Simona Onori
Secondo i ricercatori, le prime simulazioni suggeriscono che le batterie gestite con la nuova tecnologia potrebbero sopportare almeno il 20% in più di cicli di carica e scarica, anche con frequenti ricariche rapide, che mettono ulteriormente sotto stress la batteria.
Oltre ai veicoli elettrici, Onori ha affermato che praticamente qualsiasi applicazione che ” stressa molto il pacco batteria “, ad esempio i droni, potrebbe essere un buon candidato per una migliore gestione informata dai nuovi risultati. Tuttavia, ci sono altre applicazioni per le batterie agli ioni di litio , come l’aviazione generale e lo stoccaggio di energia rinnovabile su larga scala.
Le batterie agli ioni di litio hanno già cambiato il mondo in molti modi. È importante sfruttare al meglio questa tecnologia trasformativa e i suoi futuri successori.
