Batterie per veicoli elettrici: La ricerca NASA potrebbe stravolgere il settore

Allinterno delle iniziative per rendere laviazione un settore sostenibile trova spazio anche la ricerca per migliorare la tecnologia delle batterie studiando l’uso di celle allo stato solido per applicazioni aeronautiche, come aerei a propulsione elettrica e la mobilit aerea avanzata. A differenza delle batterie agli ioni di litio standard, le batterie allo stato solido non contengono liquidi e ci le rende meno predisposte al surriscaldamento, agli incendi e alla perdita di mantenimento della carica con lavanzare del tempo; in linea di principio sono, quindi, pi sicure e performanti. Il dipartimento della Nasa che segue e sviluppa questo tipo di batterie, il Solid-state Architecture Batteries for Enhanced Rechargeability and Safety (SABRES), ha appena pubblicato un paper di ricerca sulle ultime scoperte, realizzate grazie anche a diverse collaborazioni, come quella con la Georgia Tech. “La Georgia Tech si concentra molto sulla micromeccanica di come la cella cambia durante il funzionamento. Questo ci ha aiutato a guardare le pressioni all’interno della batteria, il che ci ha poi aiutato a migliorare ulteriormente la batteria…”, ha affermato Rocco Viggiano, principale ricercatore di SABERS presso il Glenn Research Center della NASA a Cleveland ” Ci ha anche portato a capire da un punto di vista pratico come produrre una cella come questa e anche a realizzare configurazioni di progettazione pi performanti”.

Se, infatti, migliorare le batterie per auto elettriche un lavoro lungo e complesso, progettare il corrispettivo per laviazione lo molto pi perch le prestazioni richieste sono considerevolmente maggiori. La batteria deve essere in grado di immagazzinare molta pi energia rispetto alla collega automotive, deve essere pi leggera e molto pi sicura.

Per rispondere a queste necessit SABERS ha sperimentato nuovi materiali (fra cui zolfo e selenio) che hanno prodotto progressi significativi nella scarica di potenza. Durante lo scorso anno, il team ha aumentato con successo il tasso di scarica della batteria di un fattore 10 – e poi di un altro fattore 5 – avvicinando i ricercatori al loro obiettivo di alimentare un veicolo di grandi dimensioni. Inoltre, al posto di alloggiare ogni singola cella della batteria all’interno di involucro in acciaio, tutte le celle della batteria di SABERS possono essere impilate verticalmente all’interno di un unico involucro.

Grazie in parte a questo nuovo design, il dipartimento della NASA ha dimostrato che le batterie possono raggiungere una capacit di 500 wattora per chilogrammo. “Non solo questo design elimina dal 30 al 40 percento del peso della batteria, ma ci consente anche di raddoppiare o addirittura triplicare l’energia che pu immagazzinare, superando di gran lunga le capacit delle batterie agli ioni di litio che sono considerate lo stato dell’arte”, ha detto Viggiano.

La sicurezza un altro requisito fondamentale per l’uso delle batterie negli aerei elettrici, soprattutto perch le condizioni in cui dovr operare sono estreme: i ricercatori dellagenzia americana hanno testato la loro batteria in diversi ambienti ostili e hanno scoperto che pu funzionare a temperature quasi doppie rispetto alle batterie agli ioni di litio, facendo a meno della tecnologia di raffreddamento che invece necessaria per le celle agli ioni. Il team intende ora spingere i test oltre i limiti, sottoponendo la batteria a temperature ancora pi calde.

“SABERS continua a superare i suoi obiettivi”, ha affermato Viggiano “Stiamo iniziando ad avvicinarci a questa nuova frontiera della ricerca sulle batterie che potrebbe fare molto di pi delle batterie agli ioni di litio. Le possibilit sono davvero incredibili”.

SABERS fa parte del progetto Convergent Aeronautics Solutions, nato per fornire ai ricercatori della NASA le risorse di cui hanno bisogno per determinare se le loro idee per risolvere alcune delle pi grandi sfide tecniche dell’aviazione siano fattibili e forse degne di ulteriori ricerche all’interno della NASA o dell’industria.