Mobilità elettrica: scoperto il segreto per ricariche più veloci e batterie più longeve

Secondo i ricercatori dell’università di Pisa che hanno partecipato alla realizzazione dello studio “Multiscale dynamics of charging and plating in graphite electrodes coupling operando microscopy and phase-field modelling” pubblicato su Nature Communications, «i suoi risultati sono destinati segnare il futuro della mobilità elettrica».

 

Lo studio che, oltre a quelli dell’Università di Pisa, ha visto impegnati anche i ricercatori di University college London, Queen Mary University, Massachusetts institute of technology, University of Oxford, Harwell science and innovation campus, University of Birmingham, National renewable energy laboratory Denver, Beijing University of technology, rivela che «ancora pochi anni e le auto elettriche potrebbero colmare quello che oggi è il principale divario competitivo che le separa dai veicoli a combustione: la velocità di rifornimento».

 

L’annuncio è stato dato da Antonio Bertei e Marco Lagnoni del Dipartimento di ingegneria civile e industriale dell’università di Pisa e Bertei sottolinea che «la capacità di ricarica rapida, l’autonomia e la sicurezza delle batterie agli ioni di litio sono oggi i fattori che maggiormente influenzano una più ampia diffusione sul mercato dei veicoli elettrici, ma grazie ai risultati ottenuti dal nostro studio questi limiti potrebbero essere superati entro i prossimi anni. Le indagini compiute ci hanno permesso di quantificare in modo definitivo i meccanismi che aggravano l’invecchiamento durante la ricarica rapida delle batterie al litio che utilizzano elettrodi in grafite».

 

Il team di ricerca internazionale ha dimostrato che «il processo di ricarica rapida, così come è concepito oggi, può causare una deposizione di litio metallico sulla superficie dell’anodo di grafite (l’elettrodo negativo). Questo fenomeno, se non opportunamente considerato, può portare alla perdita irreversibile di litio, limitando le prestazioni energetiche e compromettendo la sicurezza delle batterie». Ma la cosa più importante è che i ricercatori hanno confermato che «tale fenomeno di “placcatura al litio” è in parte reversibile, delineandone con precisione la dinamica del suo riassorbimento e come integrarla nel funzionamento complessivo della batteria». Un risultato, questo, ottenuto proprio grazie al contributo dell’università di Pisa, che ha sviluppato modelli fisico-matematici avanzati a supporto ed integrazione di analisi sperimentali all’avanguardia.

 

Lagnoni conclude: «Il modello computazionale che abbiamo messo a punto per questo studio ha permesso di osservare “in diretta” il processo di ‘placcatura al litio’ della grafite e di dimostrare che questo può essere riassorbito dall’elettrodo, rallentando così l’invecchiamento delle batterie. E’ sufficiente inserire delle pause a determinati livelli di ricarica. Tanto che, con i colleghi, abbiamo coniato il motto “aspettare per essere più veloci”, per descrivere l’impostazione che dovrà informare lo sviluppo dei protocolli avanzati di ricarica rapida del futuro concepiti per le batterie automobilistiche di prossima generazione».