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È stata svelata una batteria allo stato solido che si ricarica in cinque minuti
Cinque minuti per ricaricare completamente una batteria. È quello che QuantumScape ha appena dimostrato con le celle della sua nuova piattaforma Osprey, di cui l'azienda ha reso pubblici per la prima volta i risultati. Numeri che, se reggessero il passaggio alla produzione industriale, cambierebbero radicalmente due dei problemi più discussi delle auto elettriche, ovvero i tempi di ricarica e la densità energetica.
Detto questo, il condizionale è d'obbligo perché, banalmente, tra un laboratorio e una fabbrica c'è un abisso. Ma i dati pubblicati sono comunque degni di attenzione, in quanto mostrano una combinazione di prestazioni che nessun'altra cella allo stato solido a base di solfuro ha ancora raggiunto, almeno secondo l'azienda stessa.
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La tecnologia alla base di Osprey combina due elementi distinti: il separatore ceramico proprietario di QuantumScape (prodotto con un processo chiamato Cobra) e un catolito solido a base di solfuro. Gli elettroliti a base di solfuro sono tra i più studiati nel settore poiché conducono bene gli ioni di litio e si lavorano a temperature relativamente basse.
Il problema è che, usati come separatori, hanno sempre portato con sé una serie di difetti cronici, come scarsa durata nei cicli, bisogno di pressioni molto elevate per funzionare, prestazioni scarse al freddo e ricariche lente.
QuantumScape ha scelto di separare i due ruoli, ed infatti il solfuro non fa da separatore, ma da catolito, mentre il separatore ceramico si occupa di tenere a bada i dendriti, quelle protuberanze di litio che nei sistemi tradizionali possono perforare il separatore e mandare in cortocircuito la cella. Il risultato, nei test, è una cella che regge oltre 300°C senza innescare la fuga termica, il fenomeno che sta alla base degli incendi delle batterie.
Il meccanismo che permette la ricarica rapida si chiama ion hopping: gli ioni di litio si muovono attraverso la struttura del solfuro in modo diverso rispetto a quanto avviene con gli elettroliti liquidi, eliminando un fenomeno chiamato polarizzazione che normalmente rallenta la ricarica.
È questo, secondo l'azienda, che rende possibile ricaricare in cinque minuti.
Un altro vantaggio riguarda i catodi. Osprey permette di usarne di molto più carichi del normale, fino a 10 mAh/cm², circa il doppio rispetto alle batterie al litio convenzionali. Catodi più carichi significano meno strati per cella, meno materiale di supporto e, alla fine, una batteria più densa: fino a 1.100 Wh/L di densità energetica volumetrica. Per confronto, le batterie delle auto elettriche attuali si aggirano su valori significativamente più bassi.
I test pubblicati riguardano celle a due strati con area e carico catodico rilevanti dal punto di vista commerciale: 1.000 cicli con ritenzione dell'80% della capacità a temperatura ambiente, con una sola atmosfera di pressione applicata, molto meno di quanto richiedano normalmente le batterie a solfuro. Le celle funzionano anche a -20°C, un limite che spesso mette in difficoltà le batterie allo stato solido.