Göteborg, Svezia | La ricerca continua in modo sostenuto nel mondo delle batterie. Una recente innovazione sviluppata dalla Chalmers University of Technology di Göteborg, in Svezia prevede che l’energia venga immagazzinata nel telaio della bici. Si parla di uno stoccaggio di energia essenzialmente massless, “senza massa” sia per veicoli che in altri ambiti tecnologici.
Come funziona la batteria “senza massa”
Le batterie costituiscono gran parte del peso della eBike, senza però svolgere alcuna funzione strutturale o di carico. Una batteria strutturale funzionerebbe sia come fonte di alimentazione che come parte della struttura. In questo caso si parla di accumulo di energia “senza massa”, perché in sostanza il peso della batteria svanisce quando diventa parte della struttura portante. Questo tipo di batteria multifunzionale potrebbe ridurre notevolmente il peso di una eBike ed anche di tutti gli altri tipi di veicoli elettrici.
Si vede, a lungo termine, il potenziale per rivoluzionare il design delle biciclettte elettriche. Uno dei maggiori problemi con le attuali eBike è il peso della batteria. Mentre i progettisti stanno riducendo il peso sulle motociclette elettriche con chassis e design del motore, il grosso problema è la batteria che rimane troppo grande. Le bici elettriche hanno bisogno di batterie grandi se vogliono un’autonomia decente e, a sua volta, ciò significa un peso extra.
Passaggio successivo nello sviluppo
Si parla di batterie strutturali fin dal 2007. Ma finora si è dimostrato difficile produrre batterie che abbinino buone proprietà elettriche a quelle meccaniche.
Ora lo sviluppo ha fatto un vero passo in avanti. I ricercatori di Chalmers University, in collaborazione con il KTH Royal Institute of Technology di Stoccolma, hanno presentato una batteria strutturale con proprietà che superano di gran lunga qualsiasi cosa finora vista, in termini di stoccaggio di energia elettrica, rigidità e forza. Le sue prestazioni multifunzionali sono dieci volte superiori rispetto ai precedenti prototipi di batterie strutturali.
Capacità
La batteria ha una densità di energia di 24 Wh / kg, il che significa circa il 20% di capacità rispetto alle batterie agli ioni di litio comparabili attualmente disponibili. Ma usando questo tipo di batteria il peso dell’e-bike può essere notevolmente ridotto. La minore densità di energia si traduce anche in una maggiore sicurezza.
Il professsore Leif Asp spiega che “I precedenti tentativi di realizzare batterie strutturali hanno portato a celle con buone proprietà meccaniche oppure buone proprietà elettriche. Ma qui, utilizzando la fibra di carbonio, siamo riusciti a progettare una batteria strutturale con capacità di accumulo adeguato di energia e buona rigidità “.
Le bici elettriche super leggere potrebbero presto diventare realtà
La nuova batteria ha un elettrodo negativo in fibra di carbonio e un elettrodo positivo costituito da un foglio di alluminio rivestito di fosfato di ferro e litio. Sono separati da un tessuto in fibra di vetro, in una matrice elettrolitica.
Ora è in corso un nuovo progetto, finanziato dall’Agenzia spaziale nazionale svedese, in cui le prestazioni della batteria strutturale saranno ulteriormente aumentate. Il foglio di alluminio sarà sostituito con fibra di carbonio, fornendo sia maggiore rigidità che densità di energia. Il separatore in fibra di vetro verrà sostituito con una variante ultrasottile, che darà un effetto molto maggiore, oltre a cicli di ricarica più rapidi. Il nuovo progetto dovrebbe essere completato entro due anni.
Ancora più compatta e con maggiore densità energetica
Il Professore Leif Asp stima che una tale batteria potrebbe raggiungere una densità di energia di 75 Wh / kg e una rigidità di 75 GPa. Ciò renderebbe la batteria resistente all’incirca come l’alluminio, ma con un peso relativamente molto inferiore. “La batteria strutturale di prossima generazione ha un potenziale fantastico. Se si guarda alla tecnologia di consumo, potrebbe essere del tutto possibile entro pochi anni produrre smartphone, laptop o e-bike che pesano la metà di oggi e sono molto più compatti “.
La strada appare ancora lunga
Le batterie agli ioni di litio hanno ad oggi una densità di energia migliore rispetto alla batteria strutturale a base di fibra di carbonio. Le batterie in fibra di carbonio hanno fatto molta strada da quando lo sviluppo è iniziato nei primi anni 2000, ma hanno ancora molta strada da fare prima di sostituire le batterie delle eBike esistenti.
