Auto Elettriche: arrivano le batterie “strutturali” senza massa. Una rivoluzione svedese per ridurre il peso e aumentare l’efficienza

Il futuro dell’elettrificazione richiederà una quantità enorme di batterie, questo è un dato di fatto. Tuttavia, mantenere stabili le nostre reti elettriche e far circolare le auto non dipenderà solo dall’aumento della produzione dei modelli attuali, ma dallo sviluppo di nuove tecnologie. Attualmente, il mercato è dominato quasi totalmente dagli ioni di litio, una tecnologia che, per quanto efficace, presenta notevoli vulnerabilità geopolitiche e limiti fisici. Ma cosa succederebbe se la batteria non fosse più un peso morto da trasportare, ma diventasse parte integrante della struttura stessa del veicolo?

È qui che entrano in gioco le batterie strutturali “senza massa”. Un recente prototipo sviluppato dai ricercatori in Svezia promette di trasformare radicalmente il design dei veicoli. Queste batterie non si limitano a produrre e stoccare energia, ma fungono anche da componente portante della struttura del veicolo.

La svolta tecnologica: fibra di carbonio e rigidità

Mentre le batterie agli ioni di litio dominano il 70% del mercato dei dispositivi ricaricabili grazie alla loro efficienza consolidata, portano con sé il fardello di catene di approvvigionamento controllate quasi interamente dalla Cina e un impatto ambientale non trascurabile. Inoltre, pesano. Pesano molto. Le batterie strutturali, al contrario, mirano a risolvere il problema alla radice.

Un team di ricercatori della Chalmers University of Technology e del KTH Royal Institute of Technology in Svezia ha realizzato un prototipo che performa dieci volte meglio rispetto ai modelli precedenti. Il segreto? L’uso intensivo della fibra di carbonio. Questo materiale svolge un ruolo multifunzionale:

• Agisce come elettrodo;

• Funziona da conduttore;

• Serve come materiale portante resistente.

Come spiegato da Leif Asp, professore alla Chalmers, i tentativi precedenti avevano prodotto celle con buone proprietà meccaniche o buone proprietà elettriche, ma mai entrambe. Ora, invece, si è riusciti a combinare una capacità di stoccaggio competitiva con la rigidità necessaria per costruire un’auto.

Prototipo di batteria in fibra di carbonio

Meno peso, più efficienza: i numeri

Non siamo ancora di fronte alla “killer application” che sostituirà il litio domani mattina, ma la strada è tracciata. Ecco un confronto rapido basato sui dati attuali:

• Densità Energetica: Il nuovo prototipo vanta una densità di 24 Wh/kg. Siatmo ancora lontani dai 150-250 della batterie al litio medie.

• Confronto: Questo valore rappresenta circa il 20% della capacità delle attuali batterie agli ioni di litio medie.

Potrebbe sembrare poco, ma qui entra in gioco l’ingegneria: riducendo drasticamente il peso del veicolo (eliminando la massa inerte delle batterie tradizionali), l’energia necessaria per muovere l’auto diminuisce proporzionalmente. Meno peso significa maggiore efficienza e, potenzialmente, una maggiore sicurezza strutturale.

Un futuro diversificato

Le batterie strutturali non sono l’unica alternativa in campo. La ricerca sta lavorando febbrilmente su batterie allo stato solido, agli ioni di sodio, al grafene e persino batterie quantistiche. La questione non è quale di queste tecnologie vincerà la gara in solitaria, ma come si integreranno per garantire una diversificazione tecnologica. Ad esempio potremmo aver batterie strutturali integrate da altri tipi di batterie.

In un mondo incerto, affidarsi a un’unica tecnologia (e a un unico fornitore globale) è un rischio che l’industria non può più correre. Le batterie strutturali potrebbero essere il tassello mancante per veicoli più leggeri, efficienti e, forse, meno dipendenti dalle attuali strozzature delle materie prime.

Domande e risposte

Cosa si intende esattamente per “batteria strutturale”? Una batteria strutturale è un dispositivo di accumulo energetico che funziona anche come parte fisica e portante del veicolo, come il telaio o la carrozzeria. A differenza delle batterie tradizionali, che sono un carico aggiuntivo (o “peso morto”) trasportato dall’auto, le batterie strutturali sono integrate nel materiale di costruzione stesso, solitamente compositi in fibra di carbonio, permettendo di risparmiare peso e spazio.

Queste batterie sono potenti quanto quelle al litio attuali? Al momento no. Il prototipo svedese ha una densità energetica di circa 24 Wh/kg, che equivale a circa il 20% della capacità delle moderne batterie agli ioni di litio. Tuttavia, il vantaggio non risiede nella pura potenza bruta, ma nella drastica riduzione del peso complessivo del veicolo. Un’auto più leggera richiede molta meno energia per muoversi, compensando così la minore densità di stoccaggio.

Quando vedremo queste batterie sulle auto di serie? Siamo ancora in una fase di ricerca e sviluppo avanzata. Sebbene il salto prestazionale rispetto ai modelli precedenti sia stato enorme (10 volte superiore), la tecnologia deve ancora maturare per competere su scala industriale con le filiere consolidate del litio. Tuttavia, l’interesse del settore aerospaziale e automobilistico è alto, poiché la riduzione della massa è il “Santo Graal” dell’efficienza nei trasporti.

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