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Jul 23, 2023

La strada verso batterie per veicoli elettrici migliori inizia in fabbrica

Un nuovo metodo per produrre batterie per veicoli elettrici potrebbe ridurre i costi, migliorare le prestazioni ed eliminare i liquami tossici. Pubblicato ora che la transizione dei veicoli elettrici sta procedendo a pieno ritmo

Un nuovo metodo per produrre batterie per veicoli elettrici potrebbe ridurre i costi, migliorare le prestazioni ed eliminare i liquami tossici.

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Ora che la transizione dei veicoli elettrici sta procedendo a pieno ritmo, le case automobilistiche si stanno affrettando per mettere le mani su un numero sufficiente di batterie per veicoli elettrici per soddisfare la domanda. Ciò significa litio, litio e ancora litio. L’apertura di nuove linee di fornitura è una strategia chiave, ma l’attenzione si sta concentrando anche sulle tecnologie di produzione di prossima generazione che sfruttano fino all’ultimo frammento di valore a zero emissioni dal morbido metallo bianco-argenteo.

L’ultimo sviluppo nella tecnologia delle batterie per veicoli elettrici proviene dall’Oak Ridge National Laboratory (ORNL), che fa parte della vasta rete di strutture di ricerca del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, in una partnership pubblico-privata con la società statunitense di stoccaggio dell’energia Navitas Systems.

Il gruppo di ricerca ha preso di mira il metodo convenzionale, basato su impasto liquido, per applicare il litio agli elettrodi delle batterie dei veicoli elettrici. Il metodo dell’impasto liquido è efficace fin dove va, ma l’impasto liquido stesso è un miscuglio di solventi tossici che comportano il rischio di impatti sulla salute e sull’ambiente. Il metodo con impasto liquido comporta anche spese aggiuntive, tra cui l'essiccazione e il reinserimento nel processo.

Invece di cercare di ridurre i solventi tossici nel liquame di litio, il gruppo di ricerca dell’ORNL lo ha abbandonato del tutto, a favore del nuovo metodo di lavorazione a secco.

Il nuovo metodo prevede la creazione di un materiale compatto a base di polvere. Non è così semplice come sembra, ma il profitto potrebbe essere enorme in termini di allungamento della durata delle batterie dei veicoli elettrici e miglioramento delle loro prestazioni.

"Ciò elimina il solvente e si dimostra promettente per la fornitura di una batteria durevole, meno appesantita da elementi inattivi e in grado di mantenere un'elevata capacità di accumulo di energia dopo l'uso", ha riferito Oak Ridge all'inizio di questa settimana (vedi ulteriori informazioni sulla nostra copertura di Oak Ridge qui) .

“Tali miglioramenti potrebbero favorire una più ampia adozione dei veicoli elettrici, contribuendo a ridurre le emissioni di carbonio e a raggiungere gli obiettivi climatici degli Stati Uniti”, ha aggiunto il laboratorio.

Non trattenere il fiato per le nuove batterie per veicoli elettrici agli ioni di litio non tossiche e prive di fanghi del futuro. Il team ORNL è ancora nella fase iniziale del processo di ricerca e sviluppo. Tuttavia, il metodo di lavorazione a secco è già noto come metodo di produzione che consente di risparmiare spazio, tempo ed energia. Il laboratorio cita anche minori costi di avviamento e una maggiore efficienza nello smaltimento dei rifiuti come vantaggi.

Il ricercatore capo di Navitas, Bryan Steinhoff, spiega che i produttori possono abbandonare ingombranti apparecchiature per rivestimenti e solventi se passano al metodo di lavorazione a secco. “Se invece si utilizza un processo a secco, è possibile ridurre l’impronta ecologica fino al 40 o 50%, risparmiando centinaia di milioni di dollari”, afferma Steinhoff, riferendosi al costo delle nuove fabbriche di batterie per veicoli elettrici su scala gigante.

ORNL sottolinea inoltre che la lavorazione a secco è compatibile con altre apparecchiature per la produzione di elettrodi.

Tuttavia, sapere cosa funziona non è la stessa cosa che sapere perché funziona. Capire il perché è il passo successivo prima che il trattamento a secco possa essere applicato alle batterie per veicoli elettrici per il mercato di massa.

Nella fase attuale della ricerca, il team dell’ORNL ha analizzato gli elettrodi lavorati a secco prodotti da Navitas e ha riportato i risultati sul Chemical Engineering Journal.

Dai un'occhiata al loro lavoro sotto il titolo "Batterie agli ioni di litio ad alta produttività e ad alte prestazioni tramite lavorazione a secco". Per quelli di voi in movimento, la risposta breve è che la lavorazione a secco consente ai produttori di inserire più materiali attivi nell'elettrodo.

L'elettrodo più spesso è relativamente facile da fabbricare e potrebbe portare a miglioramenti nelle prestazioni di carico, ma ciò porta a una risposta lunga. Lo spessore dell'elettrodo potrebbe essere un fattore limitante in termini di potenza. Nella prossima fase della ricerca, un focus di attenzione sarà il legante politetrafluoroetilene per la polvere di litio.

"Uno degli obiettivi principali di questo progetto è sviluppare o identificare un legante migliore per il processo a secco, perché il legante attuale non è molto stabile per l'ambiente anodico", ha spiegato Oak Ridge Jianlin Li, co-leader del team, insieme a Runming Tao dell'ORNL.