Il ricercatore Tesla dimostra una batteria da 100 anni e 4 milioni di miglia

Una delle maggiori preoccupazioni sui veicoli elettrici è che le batterie dovranno essere sostituite dopo alcuni anni, a caro prezzo. Dopotutto, è probabile che la batteria del tuo smartphone abbia visto giorni migliori in appena tre anni. Ma un ricercatore Tesla si sta preparando a mettere in contatto questa idea una volta per tutte, dopo aver dimostrato batterie che potrebbero potenzialmente sopravvivere alla maggior parte degli esseri umani.

È probabile che gli appassionati di Tesla abbiano già sentito parlare di Jeff Dahn. È professore alla Dalhousie University ed è partner di ricerca di Tesla dal 2016. Il suo obiettivo è aumentare la densità di energia e la durata delle batterie agli ioni di litio, oltre a ridurne i costi. Dahn sembra aver colpito il carico materno insieme ai colleghi del suo team di ricerca. In un articolo pubblicato sul Journal of the Electrochemical Society, il gruppo afferma di aver creato un progetto di batteria che potrebbe durare 100 anni nelle giuste condizioni.

L'articolo di Dahn mette a confronto le cellule basate sulla chimica Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2 ("NMC 532") con LiFePO4. Quest'ultimo è la chimica "Lithium Iron Phosphate" (aka LFP) che Tesla sta attualmente utilizzando nelle auto Model 3 standard di fabbricazione cinese importate in Europa. La chimica LFP ha una densità di energia inferiore rispetto alle alternative agli ioni di litio più diffuse, ma è anche più economica, più duratura e presumibilmente più sicura. LFP può durare fino a 12,000 cicli di carica-scarica, quindi batterlo in questo senso non è un'impresa da poco. Le celle NMC 532 di Dahn non hanno mostrato alcuna perdita di capacità dopo quasi 2,000 cicli. Il documento estrapola questo per implicare una durata di 100 anni (ovviamente non hanno testato la batteria da così tanto tempo).

Dahn ha anche presentato un keynote a marzo al seminario internazionale sulla batteria a Orlando, in Florida, dove lui parlato di una "batteria da 4 milioni di miglia". Ciò includeva alcuni dei risultati del documento, prima della sua pubblicazione questo mese. Dahn aveva precedentemente promesso la "batteria da un milione di miglia", e da ottobre 2017 ha testato le cellule in base alla sua chimica adattata. Apparentemente, sono andate alla grande e dopo 4.5 anni di cicli continui a temperatura ambiente, hanno visto solo il 5% di degradazione. Ciò significherebbe che potrebbero alimentare un veicolo elettrico per 4 milioni di miglia prima di dover essere sostituiti.

Parte delle ragioni della longevità è il passaggio dai catodi policristallini a quelli a cristallo singolo, che non si rompono così rapidamente durante il ciclo di carica-scarica. La chimica NMC 532 che Dahn sta usando contrasta con la chimica NMC 811 attualmente impiegata da LG Chem, che ha otto parti di nichel nei suoi catodi per ciascuna parte di manganese e cobalto. L'anno scorso la Tesla Model Y è passata da NMC 811 alle celle chimiche NCMA di LG Chem, alias "high nickel". Questi sono costosi rispetto a LFP o NMC 811 ma offrono la densità più alta per la portata più lunga. La chimica NCMA utilizza nichel, cobalto, manganese e alluminio per i suoi catodi, ma la maggior parte è nichel (89%).

La chimica NMC 532 che Dahn ha testato promette un altro balzo in avanti nella tecnologia delle batterie. Tuttavia, le auto non devono durare 100 anni e non devono nemmeno percorrere 4 milioni di miglia. Considerando che l'età media del veicolo negli Stati Uniti è di 12 anni facendo 14,000 miglia all'anno, la distanza media percorsa da un'auto americana è di 168,000 miglia e in Europa è molto meno. Quindi, in realtà, le batterie con una durata di 4 milioni di miglia consentiranno applicazioni come il passaggio da veicolo a rete, che aumenterà il tasso di ciclo di carica-scarica. Ma è più probabile che siano più utili per l'accumulo di energia statica nelle case e per la capacità di buffering della rete da una fornitura rinnovabile intermittente.

Gli appassionati di idrogeno spesso sostengono che le batterie sono solo un ripiego fino a quando i veicoli elettrici a celle a combustibile e i sistemi di stoccaggio dell'idrogeno non raggiungeranno il mainstream. Ma con tutto lo sviluppo in atto nella tecnologia delle batterie in corso, è probabile che l'idrogeno sia troppo poco, troppo tardi quando arriverà in volume per il trasporto. Tecnologie come quelle su cui Dahn sta lavorando, insieme sviluppi di zolfo di litio come da Theion ed tecnologia di ricarica ultrarapida come quella di StoreDot, significherà che in pochi anni le batterie avranno risolto tutti i problemi che si ponevano nei loro confronti.