La nuova chimica delle celle agli ioni di alluminio sul banco di prova delle batterie
Dalla ricerca alla pratica e viceversa: lo sviluppo di materiali guidato dai requisiti
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Le tecnologie di accumulo efficienti ed ecologiche, come la batteria agli ioni di alluminio senza litio (AIB), sono essenziali per un approvvigionamento energetico sicuro e neutrale dal punto di vista climatico. Il progetto di ricerca SALSA (sviluppo di batterie agli ioni di alluminio per applicazioni specifiche utilizzando materiali innovativi passivi e attivi) si concentra sulla convalida e sull'ulteriore sviluppo delle AIB. Le potenziali applicazioni di questa nuova chimica delle celle per la stabilizzazione della rete vengono testate nella pratica nell'ambito di SALSA, utilizzando procedure di prova standardizzate per le batterie.
L'espansione di un'alimentazione sostenibile con la crescente elettrificazione dei trasporti, dei processi industriali e del riscaldamento degli edifici richiede sistemi efficienti di stoccaggio dell'elettricità. Oltre a immagazzinare grandi quantità di energia, ad esempio per il bilanciamento giorno/notte o stagionale, è essenziale stabilizzare la rete elettrica attraverso lo smussamento altamente dinamico dei picchi di carico. Le aree sensibili dell'industria, del commercio e delle infrastrutture beneficiano in particolare di gruppi di continuità (UPS). La nuova batteria agli ioni di alluminio è adatta a queste applicazioni stazionarie a bassa manutenzione, grazie alla sua eccezionale stabilità di ciclo e densità di potenza. Rispetto alle tecnologie di batterie attualmente disponibili in commercio, come quelle al litio o al piombo, l'AIB è un'alternativa sostenibile: offre chiari vantaggi in termini di costi, disponibilità di materie prime ed equilibrio ambientale.
Dalla ricerca alla pratica e viceversa: lo sviluppo dei materiali in base ai requisiti
Nel progetto INNOBATT, completato con successo nel 2025, le celle AIB di piccolo formato sono state prodotte in formato pouch e integrate in un dimostratore di sistema. Questo importante passo nel funzionamento del dimostratore consente di trarre conclusioni sulle prestazioni effettive della nuova tecnologia delle celle, in quanto solo il passaggio a moduli batteria rivela i potenziali miglioramenti delle celle pouch a livello di materiale. Ciò si traduce nell'obiettivo generale del progetto di follow-up SALSA: lo sviluppo di nuovi materiali scalabili per le AIB ricaricabili, con particolare attenzione al miglioramento della densità di potenza, dell'efficienza energetica e della stabilità del ciclo. L'uso dell'analisi operatoria fornisce la necessaria comprensione di base dei meccanismi. Utilizzando procedure di prova standardizzate per le batterie, è possibile testare in modo pratico le possibilità di applicazione specifiche dell'AIB per un UPS. Questi test consentono inoltre di ottenere un ciclo di feedback dall'applicazione direttamente allo sviluppo dei materiali.
Il progetto SALSA può basarsi direttamente sui risultati di progetti precedenti come INNOBATT. All'inizio del progetto sono già disponibili celle e moduli AIB con una vita utile standard. Questi moduli saranno testati in condizioni ambientali e di carico prossime all'applicazione. Nel corso del progetto, verranno testate almeno tre diverse fasi di sviluppo dei moduli, al fine di migliorare continuamente i materiali attivi e passivi in un processo iterativo. Ciò consente di sviluppare ulteriormente i materiali attivi e passivi in parallelo alla validazione. La composizione del consorzio con competenze nei settori dello sviluppo dei materiali e della modifica delle superfici, dello sviluppo di celle di prova, della produzione e della valutazione delle batterie consente sia l'ulteriore sviluppo della chimica delle celle AIB attraverso la ricerca sui materiali basata sulla conoscenza, sia la convalida di questa tecnologia in procedure di prova specifiche orientate all'applicazione.
Consorzio del progetto SALSA
Il consorzio del progetto SALSA comprende quattro partner industriali: HOPPECKE Batterien GmbH & Co KG come leader del consorzio, EL-CELL GmbH, IoLiTec Ionic Liquids Technologies GmbH e SKW Stickstoffwerke Piesteritz GmbH. Dal punto di vista accademico e scientifico, partecipano la TU Bergakademie Freiberg (Istituto di chimica inorganica), la TU Clausthal (Centro di ricerca per le tecnologie di accumulo dell'energia) e la Fraunhofer-Gesellschaft con gli istituti Fraunhofer IISB / Fraunhofer THM e Fraunhofer IAP. SALSA è finanziato dal Ministero Federale Tedesco per gli Affari Economici e l'Energia (BMWE) come parte della divisione Electricity Grids and Storage e dura dal 1° agosto 2025 al 31 luglio 2028.
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