Fraunhofer ISE aumenta la densità energetica delle celle a batteria
Il Fraunhofer ISE ha sviluppato una nuova architettura per le celle batteriche che, mantenendo lo stesso peso, dovrebbe consentire una densità energetica più elevata del 10-15 percento. Questo approccio si basa su elettrodi notevolmente più spessi, il che riduce la necessità di conduttori elettrici. Potrebbe rivelarsi interessante anche per le auto elettriche in futuro.
Produzione semiautomatica di celle batteriche presso il Fraunhofer ISE
Foto: Fraunhofer ISE
Se si riuscirà a sviluppare celle di batteria con una densità energetica maggiore mantenendo lo stesso peso, sarà possibile immagazzinare più energia nello stesso spazio. Ciò può essere vantaggioso per i sistemi di accumulo batterico fissi, al centro di tre progetti di ricerca finanziati dal governo federale presso l’Istituto Fraunhofer per i Sistemi di Energia Solare ISE a Friburgo. Le conoscenze fisiche ottenute possono però essere applicate anche alle batterie di trazione delle auto elettriche, dove una maggiore densità energetica potrebbe garantire un’autonomia più elevata ai veicoli.
Tuttavia, per quanto riguarda i progetti del Franhofer ISE: l’istituto ha collaborato con diversi partner per sviluppare una nuova architettura per le cellule a batteria che consenta una maggiore densità energetica. Gli scienziati hanno lavorato sulle elettrodi delle cellule a batteria, aumentandone lo spessore dello strato di rivestimento di oltre il triplo: invece dei soliti 100-200 micrometri, i ricercatori hanno optato per uno strato di rivestimento fino a 800 micrometri.
Cellule a batteria con una densità energetica del 10-15% in più
“Di solito l’anodo e la catodo – le due elettrodi di una cella batterica – sono costituiti da un gran numero di sottili strati alternati di rivestimento elettrico e conduttori di corrente”, spiega il dottor Oliver Fitz, responsabile del gruppo per la tecnologia delle cellule batteriche presso il Fraunhofer ISE. “Siamo riusciti ad aumentare lo spessore del rivestimento elettrico dai soliti 100-200 micrometri fino a 800 micrometri, riducendo così notevolmente il numero di conduttori di corrente necessari. Di conseguenza abbiamo molto più spazio per il materiale attivo, e l’densità energetica aumenta del 10-15 percento a seconda del tipo e della progettazione della batteria.”
L’uso nei sistemi di accumulo energetico è al centro dell’attenzione
Tuttavia, il concetto non è ancora pronto per la produzione in serie. Secondo Fraunhofer ISE, i risultati del progetto indicano piuttosto un “approccio promettente per un’industrializzazione futura di questa innovativa architettura di elettrodi e celle”. Le nuove cellule batteriche risultano interessanti per l’uso nei sistemi di accumulo energetico a batterie (BESS), ma anche negli veicoli elettrici.
Il nuovo design degli elettrodi o delle celle è stato sviluppato dal team di ricerca nei progetti “VORAN– Innovativi sistemi di accumulo a ioni di sodio per applicazioni fisse e mobili” (in corso fino a giugno 2027), “INFAB– Batterie a ioni di zinco per l’accumulo energetico fisso – produzione e assemblaggio” (completato) e “WinZIB2– Sistema innovativo a ioni di zinco utilizzabile in tutto il mondo”, tutti finanziati dal governo federale.