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La batteria del futuro di Toyota è allo stato solido agli ioni floruro

Toyota sta sperimentando le batterie agli ioni floruro allo stato solido con l’Università di Kyoto. Lo riporta la Nikkei Asian Review aggiungendo ulteriori elementi di interesse a quanto si sapeva già. È la conferma che la casa giapponese è in anticipo per una delle tecnologie che promettono il salto definitivo per la mobilità elettrica.

Anodo al rame, cobalto e fluoro

Il team di studio è capitanato dal professor Yoshiharu Uchimoto (sopra). La batteria ha un anodo composto da fluoro, rame e cobalto e un catodo composto prevalentemente da lantanio. L’elettrolita è solido e non liquido, come sulle attuali batterie per trazione e questo aumenta sicurezza, stabilità e resistenza al calore.

La batteria ha un anodo composto da fluoro, rame e cobalto e un catodo composto prevalentemente da lantanio. L’elettrolita è solido e non liquido, come sulle attuali batterie

Grazie a queste caratteristiche, la capacità energetica teorica cresce di 7-10 volte. Inoltre possono essere applicati voltaggi e potenze altissimi senza rischi di decadimento, riscaldamento o di incendio. Si parla di 15 minuti per 1.000 km di autonomia e una capacità effettiva ancora del 90% dopo 30 anni di utilizzo.

Tutte le potenzialità del fluoro

Le potenzialità delle batterie al fluoro sono note da tempo. Un paio di anni fa la McLaren (fornitrice delle batterie per la Formula E), ha immaginato la Formula 1 del 2050 con monoposto elettriche. La sua batteria al fluoro si potrà ricaricare in un minuto e 10 secondi ai box o al 50% in 30 secondi percorrendo la pitlane.

La McLaren ha immaginato la Formula 1 del 2050 con monoposto elettriche. La sua batteria al fluoro si potrà ricaricare in un minuto e 10 secondi ai box

Le batterie agli ioni di floruro sono instabili e devono funzionare a 150 °C. Questo vuol dire che una parte dell’energia da esse stesse prodotta dovrebbe essere destinata al loro riscaldamento. Dunque l’elettrolita liquido è apparso da subito una necessità perché il problema è inverso a quello del litio.

La dura legge dell’8

Nel 2018 Honda Research Institute, California Institute e Nasa costruirono un prototipo di batteria agli ioni-floruro dotato di elettrolita liquido capace di funzionare a temperatura ambiente. Il ricercatore Robert Grubbs, scrisse su “Science” che la densità energetica era 8 volte quella delle batterie attuali. Peccato che durava solo 8 cicli.

Il ricercatore Robert Grubbs, scrisse su “Science” che la densità energetica era 8 volte quella delle batterie attuali. Peccato che durava solo 8 cicli

L’Università di Kyoto sembra invece aver trovato la quadra insieme a Toyota. La casa delle Tre Ellissi aveva annunciato l’introduzione delle batterie allo stato solido per il 2020. Il primo mezzo ad esserne dotato doveva essere l’e-Palette, uno shuttle a guida autonoma preparato per le Olimpiadi di Tokyo.

Toyota e-Palette
Il sogno di molti, il fallimento di alcuni

Il coronavirus ha rinviato le XXI Olimpiadi e il debutto delle batterie allo stato solido, ma non la ricerca e l’industria. Su quest’ultimo versante, Toyota ha in Panasonic un partner storico da 25 anni. La Prime Planet Energy & Solutions, Inc. è la nuova joint-venture nata per sviluppare le celle prismatiche e con elettrolita solido.

Leggi l’articolo sulla costituzione della joint venture per le batterie tra Toyota e Panasonic

Toyota ha in Panasonic un partner storico da 25 anni. La Prime Planet Energy & Solutions, Inc. è la nuova joint-venture nata per sviluppare le celle prismatiche e con elettrolita solido

Gli investimenti di Volkswagen in QuantumScape dimostrano che lo stato solido è la prospettiva più calda per le batterie. Anche se non è l’unica ed ha i suoi rischi. James Dyson vi ha speso un miliardo e, dopo aver abbandonato il progetto dell’auto elettrica, vuole almeno i suoi aspirapolvere alimentati da batterie “solid state”.

Leggi l’articolo sugli investimenti di Volkswagen in QuantumScape per le batterie allo stato solido

Leggi l’articolo sulle batterie del futuro

Leggi l’articolo sul tramonto del progetto dell’auto elettrica di Dyson

Auto elettrica batterie stato solido
La prima Toyota “solida” nel 2021

Un aspirapolvere senza fili, capace di spazzare un appartamento più volte prima di essere ricaricato. Un utensile che marcia instancabile per un giorno di lavoro intero. Uno smartphone con una settimana di autonomia. Sono tutti sicuramente meno complicati da realizzare rispetto ad un’automobile elettrica.

Un aspirapolvere senza fili, un utensile o uno smartphone con una settimana di autonomia. Sono tutti sicuramente meno complicati da realizzare rispetto ad un’automobile elettrica

Ciononostante Toyota introdurrà il primo prototipo marciante nel 2021, come ha annunciato su “Automotive News”, Keiji Kaita, vicepresidente e responsabile per i sistemi di trazione di Toyota. Questo rappresenta un ulteriore incentivo anche per un gigante dell’elettronica di consumo come Panasonic.

Toyota Concept-i
E se il litio del futuro fosse il fluoro?

Le batterie allo stato solido di Toyota e Panasonic hanno un’ulteriore valenza che, se confermata, risulterebbe strategica: il fluoro al posto del litio. Il primo è superiore al secondo già dal punto di vista chimico. È infatti l’elemento con la maggiore energia di ionizzazione presente in natura, oltre il triplo del litio.

Le batteria allo stato solido di Toyota e Panasonic hanno un’ulteriore valenza che, se confermata, risulterebbe strategica: il fluoro al posto del litio

Il fluoro è soprattutto assai più diffuso in natura, dunque non è localizzato e può essere ricavato persino per elettrolisi dai sali composti. A differenza del litio, è un elemento che in natura non si trova puro e non è solido a temperatura ambiente. Il fluoro invece si trova naturalmente in alcuni suoi composti ed è gassoso.

Fluoro
Dallo spazzolino alla mobilità

Il fluoro dunque esclude ogni potenziale problema geopolitico e ogni speculazione, ma ne va valutata la convenienza energetica per essere ricavato e gestito. In questo somiglia molto all’idrogeno però, a differenza di quest’ultimo, c’è già un’industria che lo sa ricavare, trattare e distribuire in modo sostenibile.

Il fluoro dunque esclude ogni potenziale problema geopolitico e ogni speculazione, ma ne va valutata la convenienza energetica per essere ricavato e gestito

A livello di percezione, sarebbe davvero affascinante sapere che la salute dei nostri denti e la mobilità hanno un elemento in comune. E che, quello che è un veleno per il corpo, potrebbe trasformarsi invece nello strumento per decarbonizzare il trasporto (e non solo) senza spremere la nostra cara Terra come un tubetto di dentifricio.