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Tesla: Dalle batterie al Litio ai Supercondensatori?  

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(@zac52)
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Post: 111
09/02/2019 10:13 pm  

Come saprete Tesla ha annunciato l'acquisizione, per 218 Mio $, di Maxwell Technologies, una compagnia basata a San Diego, specializzata nei supercondensatori (ultracapacitors) e che ha recentemente convalidato la sua rivoluzionaria tecnologia delle batterie a elettrodi secchi (Dry Battery Electrode, DBE).

La tecnologia degli elettrodi a secco di Maxwell potrebbe aumentare la densità di energia delle batterie del 50% e addirittura quasi triplicarla rispetto ai livelli attuali. La tecnologia può anche ridurre il costo delle batterie del 10-20% e raddoppiare la durata delle batterie.

 

Attualmente, il pacco batteria della Tesla Model 3 ha una densità di energia di 272 Wattora per litro e al livello delle celle della batteria si tratta di 207 watt-ora per chilogrammo. La batteria a elettrodo secco può aumentare la densità di energia a oltre 300 wattora per chilogrammo e addirittura a oltre 500 watt-ora per chilogrammo.

 

Sarà interessante vedere quanto velocemente la tecnologia DBE possa essere incorporata da Tesla nei sistemi di stoccaggio di energia o nelle auto elettriche (si pensa forse entro il 2023)

 

Per intenderci, 500 Wh / kg potrebbero fornire alla Model 3 attuale una autonomia di 1440 km (900 miglia). Sono sicuro che non lo faranno perché forse non avrebbe senso; forse metterebbero un pacco batterie più piccolo, con un costo e un peso inferiore (160 kg contro 476). (ma magari offriranno un pacco batterie Very Long Range in opzione!)

 

Questa tecnologia DBE viene usata da Maxwell anche per la creazione dei supercondensatori; essa
offre prestazioni migliori a un costo di produzione inferiore.

 

Supercondensatori:
Un condensatore è creato da due piastre metalliche ed un materiale isolante chiamato dielettrico. Le piastre metalliche sono posizionate molto vicine tra loro, in parallelo, ma il dielettrico assicura che non si tocchino.

https://imgur.com/nQmRxCm

Ciò che rende speciali i condensatori è la loro capacità di immagazzinare energia; sono come una batteria completamente carica. A differenza di quest'ultima però non immagazzinano l'energia attraverso processi chimici, ma attraverso un campo elettrostatico. Hanno quindi la capacità di caricarsi (e di ridare l'energia caricata) in tempi rapidissimi. Inoltre hanno una durata di vita superiore a quella delle batterie.

La loro capacità dipende dalla superficie delle piastre, dal tipo di dielettrico e dalla vicinanza delle piastre stesse.

 
Un supercondensatore (in inglese: supercapacitor, nel nostro caso addirittura ultracapacitor) è un particolare condensatore che ha la caratteristica di accumulare una quantità di carica elettrica eccezionalmente grande rispetto ai condensatori tradizionali. Infatti mentre questi ultimi hanno valori di capacità dell'ordine dei microFarad, i supercondensatori possono arrivare oltre i 5000 Farad.

È chiaro quindi che se in un futuro le nostre auto fossero dotate di questi ultracapacitors, il tempo di carica sarebbe ridotto di molto, potrebbe essere in teoria quasi istantanea; dipenderebbe solo dalla capacità della fonte energetica a disposizione e dalle dimensioni dei cavi.

Per ora la densità di carica di questi supercondensatori è molto inferiore alle batterie attuali, ma in futuro potrebbe essere sufficiente all'impiego nei veicoli.

 

Questa discussione è stata modificata 2 annifa 6 tempo da Zac52

altair45, lultimo, TeslaTeo e 1 persone hanno apprezzato
Quota
(@lorenzo)
Noble Member Friend
Registrato: 5 annifa
Post: 1212
09/02/2019 10:41 pm  

Zac52
Veramente interessante.
Sono sicuro che in futuro non tanto lontano ci saranno delle piacevoli sorprese !


RispostaQuota
(@devix)
Illustrious Member Newsmodder
Registrato: 4 annifa
Post: 6547
09/02/2019 10:55 pm  

Vero, caricano molto più velocemente e hanno più densità, ma devono trovare il modo di farli rimanere carichi a lungo.
Per ora questo è il difetto.
Quindi prevedo delle belle sorprese👍🏻


RispostaQuota
(@ciappi)
Active Member Registered
Registrato: 2 annifa
Post: 18
10/02/2019 11:45 am  

Ciao,
io mi sono interessato dei supercondensatori per alcuni miei progetti di elettronica proprio 1 anno fa e ne ho alcuni (ma non maxwell) su cui ho fatto prove.
Confermo che sono eccezionali per:
-tempi di carica e scarica: possono caricarsi senza danneggiarsi con correnti altissime. Questo è particolarmente interessante per le auto perchè si potrebbero caricare in pochi minuti o addirittura secondi (azando opportunamente anche la tensione del pacco batteria o ci si ritroverebbe con correnti eccessive)
-vita: possono essere caricate/scaricate migliaia e migliaia di volte senza avere deterioramenti o effetti memoria.
-ecologia: da non sottovalutare lo smaltimento è molto più ecocompatibile di quello dei moderni pacchi batterie

Svantaggi:
-la densità di energia: al momento il rapporto energia/chilo ed energia/volume è inferiore rispetto ale batteria al litio. Non sono così esperto da pronunciarmi su futuro della tecnologia ma se da un lato la ricerca potrà migliorare queste performance dall'altro esiste un limite fisico del principio su cui si basano (superficie elettrodi per definizione dei coulomb e in pratica dell'energia immagazzinata) che secondo me condanna un po' l'applicazione. Non sono in definitiva totalmente ottimista su quanto possa evolversi questa tecnologia.
-Elettronica aggiuntiva: poco rilevante ma da considerare che la curva di scarica dei supercondensatori è proporzionale mentre in un pacco batteria la tensione nominale rimane pressochè invariata fino a totale scarica. Bisogna quindi prevedere un circuito di step-up che in piccoli progetti di elettronica è banale ma in un'auto....non saprei.

Al momento si usano con molti vantaggi in soluzioni ibride batterie-ultracondensatori dove si riescono a eliminari i limiti di ciascuna tecnologia. Per esempio si adottano nei camion diesel che hanno difficoltàd avviarsi al freddo usando solo la batteria, combinando il supercondensatore si riesce  a non sforzare troppo la batteria permettendo una forte fornitura di corrente per l'innesco (e stressando meno la batteria). Inotre è utile, sempre per stressare meno la batteria, nel recupero dell'energia in frenata e rilascio immediato: non vorrei sbagliarmi ma la E-Golf credo che li utilizzi nel "recupero in frenata e rilascio immediato in ripresa", ma non sono sicuro.


altair45, Albe e Man hanno apprezzato
RispostaQuota
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