L’Oak Ridge National Laboratory ha realizzato un elettrolita di nuova concezione con notevoli prestazioni di carica rapida, mantenendo una capacità dell’80% dopo 1.500 cicli di carica rapida estrema.
Ricercatori statunitensi stanno sviluppando una nuova batteria agli ioni di litio dalle eccezionali prestazioni, sia in termini di velocità di ricarica, sia di mantenimento della sua capacità.
L’elettrolita di nuova formulazione – che è stato validato in celle a sacchetto della capacità di 2Ah – nei test di laboratorio, ha mantenuto l’80% della sua capacità anche dopo 1.500 cicli di carica ad alta velocità.
La ricarica rapida estrema che i ricercatori statunitensi stanno sperimentando utilizza un c-rate di 6C per caricare la batteria, con una fase di ricarica di 10 minuti.
Quando una batteria funziona o si ricarica, gli ioni si muovono tra i suoi elettrodi attraverso un mezzo chiamato elettrolita.
Il team di ricerca dell’Oak Ridge National Laboratory (Ornl), che ha sede nel Tennesee (Stati Uniti), guidato da Zhijia Du, ha sviluppato nuove formulazioni di sali di litio con solventi di carbonato per formare un elettrolita che mantiene un migliore flusso di ioni nel tempo e si comporta bene quando l’alta corrente riscalda la batteria durante una ricarica rapida estrema.
I partner del progetto hanno testato le celle della batteria prodotte presso la Battery Manufacturing Facility dell’Ornl per dimostrarne la sicurezza e le caratteristiche di ciclo.
“Abbiamo scoperto che questa nuova formulazione dell’elettrolita triplica l’obiettivo del Dipartimento dell’Energia per la durata di una batteria a carica rapida estrema” ha dichiarato Du.
L’immagine qui sopra mostra il ricercatore dell’Ornl Zhijia Du mentre inserisce un elettrolita liquido di nuova concezione in una cella della batteria. La formulazione su cui si stanno concentrando le ricerche prolunga la vita delle batterie a carica rapida estrema, come quelle utilizzate nei veicoli elettrici.
Batteria a ricarica rapida: la soluzione dell’Ornl
La realizzazione di una ricarica estremamente rapida (Xfc – eXtreme Fast Charging) nelle batterie agli ioni di litio per veicoli elettrici è ancora complessa a causa dell’insufficiente cinetica di trasporto degli ioni di litio, soprattutto nell’elettrolita.
In questa sede, è stato proposto un nuovo elettrolita ad alte prestazioni (Hpe) composto da litio bis(fluorosolfonil)imide (LiFSI), esafluorofosfato di litio (LiPF6) e carbonati, è stato sottoposto a test in celle a sacchetto da 2Ah su scala pilota.
L’origine delle migliori prestazioni elettrochimiche è stata studiata in modo esaustivo attraverso varie caratterizzazioni, suggerendo che l’Hpe proposto presenta un’elevata conducibilità ionica e un’eccellente stabilità elettrochimica a un’elevata velocità di carica di 6-C.
Pertanto, le celle a sacchetto basate sull’Hpe offrono una migliore capacità specifica di scarica e un’eccellente ciclabilità a lungo termine fino a 1.500 cicli in condizioni Xfx, superiore all’elettrolita di base convenzionale di ultima generazione.
