All'interno di un laboratorio che testa il futuro delle batterie dei veicoli elettrici

Nov 12, 2023

ANN ARBOR, Michigan — All'interno di questo modesto edificio di mattoni nel campus dell'Università del Michigan, gli scienziati si concentrano sulla risoluzione di alcuni dei maggiori problemi relativi alle batterie dei veicoli elettrici e sul tentativo di risolverli prima che minaccino la rapida crescita del settore.

I ricercatori del "maker space" per le batterie sono stati ispirati da tutto, dai tweet di Elon Musk al frustrante problema delle batterie agli ioni di litio che prendono fuoco. È diventato un punto caldo per gli scienziati sia del mondo accademico che delle principali case automobilistiche come Ford Motor Co. e Mercedes-Benz per utilizzare apparecchiature all'avanguardia per testare tecnologie sperimentali e complesse delle batterie prima di lanciarle per la produzione su larga scala.

Il piccolo laboratorio è uno dei pochi centri che consente a quasi tutti gli scienziati o ingegneri delle batterie di testare le ultime tecnologie, conferendogli un ruolo enorme nella corsa tecnologica attorno alle batterie avanzate per veicoli elettrici che potrebbe determinare se gli Stati Uniti riusciranno a raggiungere il clima aggressivo dell’amministrazione Biden. obiettivi e allentare la presa della Cina sulle catene di approvvigionamento.

"Se hai intenzione di sostituire tutti i veicoli sulla strada [con] veicoli elettrici, ci saranno un sacco di batterie. Ha senso portare la tua tecnologia in un veicolo", ha detto Greg Less, direttore del laboratorio. "Ma devi camminare prima di poter correre."

La progettazione delle batterie per veicoli elettrici è diventata una delle principali preoccupazioni economiche e politiche con l’attuazione dell’Inflation Reduction Act, una legge da 369 miliardi di dollari mirata in parte a incrementare l’adozione dei veicoli elettrici, sebbene contenga requisiti rigorosi per l’approvvigionamento sia dei minerali che delle parti delle batterie.

Mentre la maggior parte dei veicoli elettrici oggi sono alimentati da batterie agli ioni di litio – una tecnologia vecchia di decenni utilizzata anche nei laptop e nei cellulari – i ricercatori legati al mondo accademico e alle aziende automobilistiche sono alla ricerca di modi per creare batterie ancora migliori. Vogliono aumentare la capacità, accelerare i tempi di ricarica, ridurre i costi e utilizzare i materiali più responsabili dal punto di vista ambientale e sociale che riescono a trovare.

L'ubicazione del laboratorio dell'Università del Michigan non è un errore. Oltre alla startup della West Coast Tesla Inc. e all'ecosistema che l'azienda ha creato, Less afferma che molte aziende automobilistiche sono presenti nel sud-est del Michigan, come case automobilistiche con sede a Detroit come Ford e General Motors Co. e case automobilistiche straniere come Mercedes-Benz. Benz e Hyundai Motor Co.

Nascosto lungo una tranquilla strada alberata nel campus dell'università, il laboratorio da 10 milioni di dollari si trova in una fila di edifici vicino alla biblioteca del presidente Gerald Ford e a un museo che archivia la vita e il lavoro del 38esimo presidente. La struttura è il risultato di una collaborazione tra l'università, la Michigan Economic Development Corp. e Ford, finalizzata a progettare e costruire più rapidamente prototipi di batterie.

All'interno ci sono 9.000 piedi quadrati di spazio di ricerca, inclusa quella che Less chiama una "pressa gigante per la pasta", una macchina che riveste lunghe strisce metalliche con minerali lavorati che alla fine andranno nelle batterie di prova dei veicoli elettrici. Una "stanza asciutta" nelle vicinanze viene utilizzata per assemblare le celle della batteria agli ioni di litio. Altre macchine misurano il modo in cui i prototipi trattengono e rilasciano una carica elettrica o conducono "test di abuso", il che significa che le batterie subiscono sbalzi di temperatura estremi o vengono danneggiate. Dietro una teca di vetro, un pannello mobile con annesso uno strumento utilizzato per forare le batterie è inattivo. Less spiega che i ricercatori forano o danno fuoco alle batterie per vedere come reagiscono.

Ted Miller, che gestisce la ricerca sulle celle batteria e l'ingegneria avanzata di Ford, ha affermato che il laboratorio ha svolto un ruolo fondamentale nell'aiutare la casa automobilistica a testare la tecnologia che ora aiuta a definire direttamente la tecnologia delle celle per veicoli elettrici di prossima generazione di Ford, nonché i piani dell'azienda di espandersi. presso Ford Ion Park, il proprio sito di ricerca e sviluppo.

Con il boom del settore dei veicoli elettrici, le case automobilistiche stanno espandendo le proprie capacità di ricerca interna e attingendo a risorse presso laboratori simili a New York, Indiana, Texas e nello stato di Washington.

Ma Less ha affermato che la domanda di strutture di ricerca sta ancora superando quella disponibile e si prevede che la necessità aumenterà man mano che i fondi dell’Inflation Reduction Act si radicano, le catene di approvvigionamento nazionali si materializzano e la chimica e le tecnologie delle batterie si evolvono più rapidamente.