Mentre il mercato delle auto elettriche si espande, alcuni automobilisti rimangono esitanti nel passare ad un’auto o camion senza carburante a causa dell’ansia da autonomia, ovvero la paura che la batteria della loro auto elettrica non abbia abbastanza energia per raggiungere un’altra stazione di ricarica. Ma i ricercatori hanno trovato un modo che potrebbe dare una notevole spinta alle batterie delle auto elettriche, estendendo il raggio di azione del veicolo di oltre 10 volte.
I ricercatori dell’Università di Scienza e Tecnologia di Pohang (POSTECH) e dell’Università di Sogang hanno collaborato ad uno studio, pubblicato sulla rivista Advanced Functional Materials. Il team ha sviluppato un legante polimerico per un materiale di anodo stabile, affidabile e ad alta capacità anziché anodi convenzionali fatti di grafite o altri materiali.
Di solito, la sostituzione degli anodi convenzionali con materiali di anodo ad alta capacità, come il silicio, può espandersi mentre reagisce con il litio, e questa espansione di volume può limitare le prestazioni della batteria. Per affrontare questa sfida, il team ha lavorato con leganti polimerici caricati per ridurre al minimo l’espansione di volume.
“La ricerca ha il potenziale per aumentare significativamente la densità di energia delle batterie al litio attraverso l’incorporazione di materiali di anodo ad alta capacità, estendendo così il raggio di azione delle auto elettriche”, ha detto Soojin Park, professore del Dipartimento di Chimica di POSTECH, in una dichiarazione. “I materiali di anodo a base di silicio potrebbero aumentare potenzialmente il raggio di azione almeno dieci volte”.
La ricerca esistente ha utilizzato il crosslinking chimico per creare legami covalenti tra le molecole del legante e legami idrogeno. I legami formati nel crosslinking chimico non possono essere invertiti una volta rotti, il che è stato un problema nella creazione di batterie più affidabili. Poi, il problema con il legame idrogeno è che non è così forte.
Quindi i ricercatori hanno sviluppato un polimero per sfruttare i vantaggi del legame idrogeno, ovvero che i legami possono essere spezzati e ripristinati, e li hanno abbinati alla forza di Coulomb, ovvero la forza di attrazione tra cariche diverse (positive e negative) che crea un legame più forte. Il risultato? Un polimero stratificato con cariche positive e negative alternate che ha legami forti e reversibili per controllare meglio l’espansione del volume, dando il potenziale per creare batterie per auto elettriche più forti e affidabili.
Anche se l’ansia da autonomia per le auto elettriche è una preoccupazione comune per i guidatori, soprattutto considerando la necessità generale di una maggiore infrastruttura di ricarica, studi precedenti hanno dimostrato che le batterie delle auto elettriche forniscono tipicamente un raggio di azione più che sufficiente per la maggior parte delle persone, dai pendolari quotidiani ai viaggiatori del fine settimana. Uno studio recente ha scoperto che fino al 37% dei guidatori potrebbe soddisfare le proprie esigenze di guida regolari in auto elettriche con batterie e raggi più piccoli, ma anche coloro che vogliono viaggiare su distanze più lunghe possono arrivare dove vogliono andare bene su auto elettriche con batterie più grandi.
Oggi, molti automobilisti possono guidare un’auto elettrica per circa 250-300 miglia. Con innovazioni e ricerche in corso sulle batterie per auto elettriche, l’ansia da autonomia potrebbe presto diventare una cosa del passato, con auto elettriche che potrebbero avere raggi migliori rispetto alle vetture convenzionali.