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BATTERIE ALLO STATO SOLIDO

[ 26/03/2013 ]

Si stratta di una nuova tecnologia per le batterie chiamata “a stato solido” che, pur basandosi ancora sulla chimica degli Ioni di Litio, rimpiazza il liquido nel quale è usualmente disciolto l’elettrolita con una struttura solida a film sottile.
Tale batteria risulta più resistenti, ha una bassa auto-scarica, è possibile renderla flessibile ed è in grado di sopportare elevate temperature di esercizio eliminando il rischio di esplosioni. Ha inoltre un ciclo di vita maggiore (10.000 cicli di carica-scarica completi o 100.000 se in ogni ciclo si scarica la batteria per non più del 90%), non soffre di effetto memoria (non ci sono quindi problemi nello scarico parziale).
Infine hanno una densità di energia superiore dovuta anche all’eliminazione degli spazi occupati normalmente da dispositivi ausiliari (attualmente 1000 watt-ora per litro a fronte di 400-500 Wh/l delle comuni batterie per cellulari).
L'alta conducibilità ionica minimizza la resistenza interna della batteria, permettendo densità di potenza elevate, mentre la resistenza elettronica minimizza l'autoscarica, aumentando la durata.


Attualmente il limite più grande è costituito dai costi di produzione ancora elevati a causa del processo utilizzato detto “vacuum deposition”, che impiega complessi macchinari in grado di costruire i layer a livello atomico (siamo quindi nel campo delle nanotecnologie).
Un nuovo interessante approccio, che consentirebbe di ridurre significativamente i costi, si basa su tecniche di stampa dell’elettrolita simili a quelle utilizzate per la microelettronica convenzionale. Test sperimentali sono già stati eseguiti, la sfida più grande consistere ora nell’estendere tale processo ad una produzione industriale.


In molti progetti sulle batterie a stato solido l’elettrolita utilizzato è stato il litio fosforo di ossinitruro (LiPON). Si è optato per il LiPON a causa della sua elevata conducibilità, con conseguente perdita estremamente bassa e corrente elevata.
La Infinite Power Solutions utilizza un processo di produzione che prevede la deposizione di uno strato di LiPON inferiore ai 2 micron, quindi una fase di cottura per allentare lo stress sui materiali. Il risultato è un substrato con caratteristica “mud-cracking” (letteralmente: fango crepato), ovvero una superficie solcata da fitte crepe (come il letto di un fiume in secca). Questa particolare struttura, a detta della IPS, sarebbe fondamentale per il funzionamento della loro batteria.
L’elettrolita è racchiuso all’interno di un catodo e di un anodo. IPS utilizza un catodo LiCoO2 spesso 50 micron, mentre l’anodo è spesso pochi micron ed è formato da litio metallico. Il tutto è laminato e tagliato al laser. Il risultato è un sottile batteria flessibile.


Nelle batterie a stato solido è possibile applicare una carica di mantenimento, ciò è particolarmente interessante per l'uso in applicazioni di recupero energetico. Con lo stato attuale della tecnologia l'energia recuperata è modesta e generalmente non è correlata al tasso di consumo di energia da parte del carico.
Queste nuove batterie sono adatte ad una lenta carica costante con raffiche di scarica rapide, una valida applicazione potrebbe essere su array di sensori in campo, con brevi periodi di attività.



Grandi nomi dell’industria automobilistica come General Motors e Toyota stanno investendo molto su questa promettente tecnologia. Bill Wallacem, responsabile di tale progetto per GM, ha affermato che vedremo le prime applicazioni tra cinque anni, la diffusione massiccia non avverrà invece prima del 2025.
Su scala ridotta come negli Smartphone e Laptop le prima applicazioni potrebbero arrivare molto prima e aprirebbero la strada a dispositivi innovativi (per esempio display arrotolabili con batterie integrate).











COMMENTI:


Ivanber
[03/10/2017 21:35]

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Bobaz
[26/03/2013 17:07]

Interessante!



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