Test indipendenti ad alta temperatura suggeriscono che la batteria Donut non solo sopravvive al calore estremo, ma migliora l’efficienza, riscrivendo potenzialmente le regole sulla sicurezza e le prestazioni delle batterie dei veicoli elettrici.
L’azienda tecnologica finlandese Donut Lab ha rilasciato nuovi dati di test indipendenti per la sua cosiddetta Donut Battery, e l’affermazione principale è che la cella a stato solido non solo sopravvive al calore estremo, ma prospera.
Donut Lab è l’azienda tecnologica dietro le batterie, i motori e i sistemi di controllo utilizzati nelle motociclette elettriche Verge.
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I test sono stati condotti dal Centro di ricerca tecnica VTT finlandese in condizioni di laboratorio controllate, concentrandosi esclusivamente sulle prestazioni alle alte temperature. Questo è importante, perché il calore è il tallone d’Achille delle tradizionali batterie agli ioni di litio.
Chiunque abbia seguito lo sviluppo di veicoli elettrici o di biciclette elettriche conoscerà il problema delle tradizionali batterie agli ioni di litio. Spingili al massimo, grazie alla ricarica rapida, al carico elevato sostenuto, al clima caldo, alla guida aggressiva e alle temperature in salita. Una volta che ci si trova a nord di circa 60-70°C, il degrado accelera. La resistenza interna aumenta, la capacità diminuisce e, nella peggiore delle ipotesi, ci si trova in un territorio instabile dal punto di vista termico.
Ecco perché le moderne biciclette e auto elettriche sono dotate di sistemi di raffreddamento, software di gestione termica e buffer di sicurezza. Il calore non riduce solo l’efficienza; riduce la durata della batteria e aumenta i rischi per la sicurezza.
Le batterie a stato solido, in teoria, cambiano questa equazione, rimuovendo l’elettrolita liquido infiammabile e sostituendolo con un materiale solido. Ciò riduce il rischio di incendio e aumenta la stabilità termica. La promessa è sempre stata una maggiore densità energetica, una migliore sicurezza e una maggiore durata. Anche se tutto ciò sembra vantaggioso per tutti, il problema, almeno finora, è stato il loro ridimensionamento per la produzione del mondo reale. Donut Lab dice che è già lì.
Il test VTT stesso è stato abbastanza semplice, con una singola cella Donut Battery montata su un profilo di alluminio con una piastra di acciaio che applicava una leggera pressione per evitare punti caldi. La capacità è stata quindi misurata a temperature progressivamente più elevate.
La linea di base è stata stabilita a temperatura ambiente con una scarica standard di 1°C fino a 2,7 volt, seguita da una ricarica a 4,15 volt. Da lì, la temperatura della camera è stata aumentata a 80°C ed è stata ripetuta la stessa prova di scarica a 1°C. Il processo è stato poi portato ulteriormente a 100°C, questa volta utilizzando una velocità di scarico di 0,5°C. Infine, la cella è stata raffreddata nuovamente a 20°C e ricaricata per confermare che conservasse la sua capacità originale.
Il comunicato stampa di Donut Lab afferma che a 80°C la cella ha fornito fino al 110% della sua capacità nominale a temperatura ambiente e lo ha fatto in modo più efficiente. A 100°C, ha gestito circa il 107% della capacità nominale. Sulla carta, ciò sembra controintuitivo: le batterie non dovrebbero aumentare la capacità quando si surriscaldano, ma la spiegazione sta nella resistenza interna. All’aumentare della temperatura, la resistenza all’interno della cella diminuisce, riducendo il calo di tensione sotto carico. Una minore caduta di tensione durante la scarica significa più energia utilizzabile prima di raggiungere la soglia di interruzione inferiore. In termini pratici, la batteria può accedere a una parte maggiore di ciò che è già presente.
Fondamentalmente, la cella non ha mostrato alcun degrado funzionale dopo essere stata riportata a temperatura ambiente. Si è ricaricato a 4,15 volt e ha mantenuto la stessa capacità di carica di prima dell’esposizione al calore. Anche a 100°C, dove la sacca esterna apparentemente perdeva il vuoto, i materiali attivi rimanevano pienamente operativi.
Se questi risultati si tradurranno dalla cella di laboratorio all’intero pacchetto di produzione, sarà potenzialmente significativo, soprattutto per i veicoli elettrici e le motociclette elettriche ad alte prestazioni.
La guida ad alto carico, come velocità sostenute in autostrada, sessioni in pista e accelerazioni aggressive, genera calore. Gli attuali pacchi agli ioni di litio devono gestirlo con attenzione. Quando le temperature aumentano, i sistemi di gestione delle batterie riducono la potenza per proteggere le celle. Ecco perché alcuni veicoli elettrici riducono silenziosamente la potenza dopo ripetuti lanci difficili.
Per le moto elettriche in particolare, l’imballaggio e il peso sono tutto. Una batteria che tollera il calore senza un elaborato hardware di raffreddamento potrebbe significare biciclette più leggere, un’architettura più semplice e prestazioni potenzialmente più nitide.
Vale la pena tenere presente che si tratta ancora di test a livello di cella, non di un pacchetto completo di veicoli che resiste a migliaia di cicli in condizioni reali. I dati sulla longevità, gli stress test a ricarica rapida, la resilienza agli urti e la producibilità su larga scala sono gli ostacoli che hanno fatto inciampare molti speranzosi dello stato solido in passato.
E mentre le temperature più elevate possono ridurre temporaneamente la resistenza interna, l’esposizione a lungo termine al calore estremo è solitamente un acceleratore del degrado nella maggior parte dei prodotti chimici delle batterie. La domanda chiave sarà come si comporterà questa cella dopo centinaia o migliaia di cicli ad alta temperatura.
Al momento, i dati di laboratorio sono promettenti, ma il prossimo passo sarà vedere se la Donut Battery può adattarsi a veicoli di produzione reali e fornire la stessa resilienza quando viene imbullonata in qualcosa che trascorre la sua vita cavalcando duramente, non seduto in una camera di prova.
