Auto elettriche del futuro, batterie e supercondensatori

Le auto elettriche prodotte e messe sul mercato attualmente costituiscono una opzione molto interessante, in alternativa alle classiche automobili diesel, a benzina, GPL o metano.  

Oltre a rappresentare una scelta ideale per l'ambiente, le macchine elettriche iniziano a garantire buoni risultati anche per quanto riguarda le prestazioni e i costi di gestione. Anche se c’è ancora molta strada da fare. 

Se da una parte si sta cominciando a superare i problemi che riguardano l’autonomiail costodelle automobili elettriche è ancora alto e, per ora, non esiste un modello di auto elettrica economica. 

 Inoltre, un ulteriore limite è rappresentato dal fatto che non è stato ancora sviluppato un sistema per accumulare l'energia elettrica garantire così la possibilità di percorrere i lunghi tragitti soddisfacendo le aspettative dei conducenti, abituati alle altre tipologie di auto. L’attuale rete di rifornimento è davvero poco sviluppata e le stazioni di ricarica non sono ben distribuite sul territorio 

 È necessario individuare un modo semplice e rapido per ricaricare le batterie, che non comprometta la comodità e che permetta ai conducenti di questi mezzi di godere deglstessi vantaggi che offrono i veicoli tradizionali alimentati per mezzo di motori a combustione interna.

Ad oggi le auto elettriche funzionano bene in città, ma nelle aree extraurbane la loro diffusione è ridotta. 

I tipi di batterie e i loro vantaggi 

Il grandesalto di qualità tecnologico, capace di ridurre i limiti di questo tipo di alimentazione, potrebbe arrivare dalle batterie. 

Batterie agli ioni di litio 

Le batterie del futuro potrebbero essere quelle agli ioni di litio, che promettono di riuscire ad accumulare il30-40% in più di energia rispetto ad oggi e a costare la metà. 

Ciò significa che se oggi è possibile accumulare circa 60-70 kWh, presto se ne potranno accumulare ben 90-100 a un costo del 25-30% inferiore rispetto a quello attuale. Di conseguenza, un’auto compatta potrebbe arrivare ad avere un’autonomia di circa 700-800 chilometri, pur costando meno di ventimila euro. 

Batterie al litio allo stato solido 

Altre novità interessanti potrebbero giungere da altri tipi di batterie: oltre alle batterie agli ioni di litio, ci sono, infatti, batterie al litio allo stato solido.

In molti ritengono che saranno il prossimo passo, decisivo dal punto di vista della capacità di accumulo perché promettono prestazioni 8-10 volte superiori. 

Sono dotate di un’estrema stabilità nella ricarica veloce anche ad altissima tensione, e di un minore invecchiamento. 

Possiedono un’ulteriore dote, ovvero una sicurezza intrinseca, non legata cioè alle modalità di realizzazione, assemblaggio e gestione dell’insieme elettrodi-elettrolita, ma alla costituzione stessa di questo nucleo tecnologico. 

Batterie a flusso di elettrolita

Tra le batterie che potremmo trovare in futuro potrebbero esserci quelle a flusso di elettrolita, tra le quali ci sono le zinco-bromo e le sali di vanadio. 

In questo caso la batteria non si ricarica attaccandola alla presa elettrica, ma facendo il pieno dinuovo elettrolita, al posto di quello che si è scaricato durante l’utilizzo. 

supercondensatori 

Se la velocità di carica è quello che si sta cercando, esiste già una tecnologia di accumulo alternativa a quella elettrochimica delle batterie: i supercondensatori supercapacitor. 

I supercondensatori possono essere caricati e scaricati quasi istantaneamente e hanno una vita decisamente più elevata rispetto ai dispositivi elettrochimici, superando facilmente i 10mila cicli di carica e scarica. 

Di contro possono immagazzinare molta meno energia, limite che gli ha precluso qualsiasi applicazione nel campo dell’e-mobility. 

I ricercatori stanno studiando un nuovo materiale polimerico in grado di aumentare la densità energetica dei supercapacitor. 

Il polimero ha proprietà dielettriche da 1.000 a 10.000 volte maggiori rispetto agli elettroliti esistenti. 

Se questi valori di capacità venissero mantenuti in fase di produzione, i supercondensatori potrebbero raggiungere una densità gravimetrica di 180Wh/kg. 

Un valore superiore alle batterie al litio in commercio, la cui densità non supera i 120W/kg; e permetterebbero di caricare le auto elettriche in una decina di minuti. 

Un'opportunità entusiasmante per il futuro del trasporto è offerta dalla possibilità dei supercondensatori al grafene. 

Il grafene è una forma di carbonio puro, che, insieme a grafite e diamanti, è composto da uno strato monoatomico.  

Si tratta di un materiale talmente nuovo che le tecniche di produzione in scala commerciale sono state sviluppate solamente di recente. 

La regolare struttura esagonale a nido d'ape degli atomi del grafene lo rende resistente ma elastico, mentre la struttura atomica piatta ed aperta fa sì che gli elettroni lo attraversino facilmente, e ciò ne spiega le proprietà di efficiente conduttore elettrico.  

Da questo punto di vista il grafene possiede un'efficienza paragonabile a quella dei superconduttori, anche se questi ultimi devono essere spesso raffreddati con acqua o altro materiale, mentre il grafene è efficace a temperatura ambiente. 

La ricerca nell'ambito dei supercondensatori al grafene è ancora agli albori e molti dei risultati incoraggianti si basano su prove in laboratorio eseguite su piccola scala. 

 Affinché questi supercondensatori possano essere utilizzati come fonte energetica per le automobili, le tecnologie devono essere scalabili. 

 Anche se non sono in grado di mantenere tutte le promesse fatte, i supercondensatori al grafene avranno probabilmente un ruolo innovativo nel futuro del trasporto elettrico. 

Tutte tecnologie molto promettentiche però, secondo i dati disponibili, impiegheranno ancora una decina d’anni ad arrivare sul mercato, in quanto sono disponibili solo in forma dimostrativa e esclusivamente per particolari applicazioni. 

La sfida per le batterie del futuro, con il salto che tutti aspettano, si inizierà a giocare dal 2025 in poi. 

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