Laboratorio NUS per costruire velocemente

SINGAPORE - Una struttura presso l'Università Nazionale di Singapore (NUS) sta sviluppando batterie che dovrebbero consentire a un veicolo elettrico (EV) di essere completamente carico nel tempo necessario per pompare benzina in una stazione di servizio.

Realizzate utilizzando il niobio metallico, queste batterie sono destinate a durare un intero decennio in più rispetto a quelle che alimentano i veicoli elettrici odierni e forse a durare più a lungo del veicolo stesso.

Le batterie a ricarica rapida sono tra i progetti chiave di una nuova struttura NUS per l’innovazione delle batterie da 5 milioni di dollari – sostenuta dalla National Research Foundation – che è stata ufficialmente inaugurata il 22 maggio.

Segna l’ingresso di NUS nella corsa per creare la prossima generazione di batterie, poiché le batterie agli ioni di litio scarseggiano attualmente in un contesto di boom dell’energia elettrica.

Il laboratorio è stato lanciato in collaborazione con la società brasiliana CBMM, il principale fornitore mondiale di niobio, per sviluppare batterie a ricarica rapida con una durata di vita di 30 anni.

La struttura consente agli sviluppatori di costruire e testare tutte le parti del loro prototipo di batteria in un unico sito invece di doversi rivolgere a più produttori per sviluppare ciascuna parte della batteria, ha affermato il professor Antonio H. Castro Neto, direttore del Centro per i materiali 2D avanzati della NUS (CA2DM) ).

Il centro ospita la nuova struttura: il CBMM-CA2DM Advanced Battery Laboratory.

I produttori possono utilizzare una serie di strumenti per testare le batterie, come una fornace per coltivare nuovi materiali e scanner a raggi X per studiare le proprietà degli elementi utilizzati.

Il laboratorio dispone anche di una stanza asciutta – dove l’umidità è mantenuta all’1% – e di una camera priva di ossigeno per i test sulle batterie, nonché di una stanza ignifuga dove è possibile testare in sicurezza la durabilità dei prototipi.

"Il progetto è in gran parte una linea pilota per la produzione di batterie", ha affermato il professor Castro Neto.

"Non è una struttura di grandi volumi come una gigafactory; l'idea è quella di produrre abbastanza batterie da consentire ai produttori di terze parti di testarle, dare una prima occhiata e ottenere l'approvazione per l'uso sul mercato."

La struttura è aperta ai produttori di batterie approvati e alle imprese desiderose di sviluppare batterie di prossima generazione, ha affermato il professor Castro Neto.

Ha aggiunto che ogni progetto sarà esaminato da un gruppo di scienziati, che dovranno essere convinti che il progetto sia veramente innovativo piuttosto che fornire un miglioramento incrementale alle batterie già disponibili.

Il centro sta innanzitutto scommettendo sulle batterie al niobio-grafene, che combinano la struttura molecolare resistente del niobio con la conduttività elettrica del grafene, ha affermato Rogerio Ribas, responsabile globale delle batterie del CBMM.

Negli ultimi quattro anni, CBMM ha venduto niobio per migliorare la durata delle batterie utilizzate nei dispositivi elettronici come scooter elettrici e utensili elettrici, ha affermato Ribas.

L’azienda punta ora a rendere la tecnologia più conveniente e più duratura, con la produzione di un prototipo di batteria al niobio-grafene nel 2024.

La struttura del niobio è più resistente alle sollecitazioni durante la ricarica della batteria, il che prolunga la durata della batteria e ne impedisce il surriscaldamento, ha affermato Ribas.

Una volta pronte, le batterie realizzate con niobio possono essere caricate almeno 10.000 volte, mantenendo circa l’80% della capacità iniziale, ha affermato. Questa proiezione è fino a cinque volte superiore a quella di cui sono capaci le batterie standard per veicoli elettrici oggi.

"Se hai una batteria che dura più a lungo, non devi sostituirla e immettere nuovi materiali sul mercato", ha affermato Ribas.

L’azienda mira a sviluppare batterie per auto in grado di caricarsi completamente in 10 minuti – circa tre volte più velocemente delle più recenti celle a ricarica rapida presenti oggi nei veicoli elettrici – mantenendo le batterie durevoli e sicure da usare.

Ribas ha aggiunto che non è ancora stato visto quanto durerà ciascuna carica su una batteria costruita al niobio, ma le capacità di ricarica rapida significheranno che pacchi batteria più piccoli potranno servire più veicoli.

Queste batterie sono tra le numerose celle di prossima generazione in corsa per offrire un’alternativa più sostenibile alla produzione di batterie agli ioni di litio, che producono rifiuti tossici quando vengono scartate.