Cofinanziato dal programma Orizzonte 2020 della Commissione europea, il progetto collaborativo di ricerca e innovazione Cobra doveva fornire un dimostratore funzionale per la mobilità elettrica nel 2024. Dove siamo ?
Una cellula migliorata a tutti i livelli
Quattro anni fa, le specifiche del progetto Cobra (Batterie senza CObalto per applicazioni FutuRe Automotive) apparivano chiaramente ambiziose, con miglioramenti a tutti i livelli. Si trattava quindi di una densità energetica aumentata a 750 Wh/l per un peso del pacco diviso per due compreso il suo involucro.
Con una durata di oltre 2.000 cicli utili di scarica/ricarica, la rigenerazione delle celle agli ioni di litio con sensori intelligenti doveva raggiungere i 3°C, ovvero, ad esempio, 300 kW per una batteria con una capacità energetica di 100 kWh. Inoltre, l’infiammabilità doveva essere ridotta in un intervallo di temperature compreso tra -40 e 100°C, con la batteria in grado di contenere un incendio interno fino a 800°C per almeno 30 minuti.
Restando sull’aspetto sicurezza, la resistenza alla trazione e all’urto dei pacchi doveva essere aumentata del 300%. E tutto questo eliminando i materiali critici, tra cui in particolare il cobalto, avendo un tasso di riciclo superiore al 95% e presentando un costo inferiore a 90 euro al kilowattora. Quattro anni dopo, alcune di queste caratteristiche sono già state raggiunte con altri sviluppatori.
Sfida complessa
Riuniti in un consorzio europeo, 18 partner provenienti dall’industria automobilistica, dalla ricerca e da specialisti della tecnologia hanno lavorato sull’argomento, beneficiando di un budget di circa 12 milioni di euro.
L’anno 2024 era stato designato per la consegna di un dimostratore che aprisse la strada a una tecnologia che avrebbe potuto essere adottata dai produttori europei di celle di batterie. Con un migliore impatto ambientale, l’innovazione mira al 2030 e a una flotta globale di 125 milioni di veicoli elettrici.
Non tutti gli obiettivi sono stati ancora raggiunti. Ad esempio il peso, come spiega Lluis Trilla, scienziato dell’Istituto di ricerca energetica della Catalogna (Irec), principale partner del progetto. Secondo lui la sfida più complessa è stata “ l’integrazione di tutte le innovazioni ” in un ” dimostratore unico » realizzata con materiali come legno trattato e alluminio riciclato che ne hanno ridotto il peso esterno del 30% rispetto ad altre batterie.
Il manifestante è lì
Coloro che sono coinvolti nel progetto Cobra sono riusciti a produrre con successo un dimostratore con una tensione di 400 V, che spesso si trova sulle autovetture e sui veicoli commerciali leggeri. Si presenta sotto forma di un sistema di batterie completo. Il pacco è composto da 96 celle agli ioni di litio prive di cobalto.
Grazie a sensori di temperatura, deformazione e impedenza, l’utilizzatore di un veicolo elettrico che sarà dotato di tale assieme potrà essere informato in tempo reale del suo stato. Saranno accessibili anche i dati che segnalano il corretto funzionamento della batteria. E questo, grazie ad un sensore di pressione e un rilevatore di gas incaricato di rilevare qualsiasi reazione anomala all’interno.
Ciò che il consorzio evidenzia in particolare è lo sviluppo di un innovativo BMS (Battery Management System). Incorpora una rete di comunicazione wireless interna che esegue una serie di algoritmi e modelli avanzati al centro dell’intera cosa.
Innovazioni utilizzabili dal 2030?
« Il legno, uno dei componenti dell’involucro della batteria, combinato con l’alluminio riciclato, ha dato ottimi risultati nel test di propagazione termica che prevede il surriscaldamento della cella della batteria a temperature estreme per verificarne la reazione. I risultati sono stati piuttosto positivi », sottolinea Ivan Viáfara, ingegnere del dipartimento Applus+ Idiada Battery Systems.
Il dimostratore è già stato sottoposto ad una serie di test di validazione. Ciò gli ha permesso di raggiungere oggi il livello di maturità TRL 6, ovvero la fase in cui il dimostratore è stato testato in un ambiente rappresentativo. Tuttavia, Lluis Trilla e Iván Viáfara stimano che tra qualche anno potrà raggiungere il livello TRL 9 che contraddistingue un vero sistema collaudato da missioni operative di successo.
Sono quindi fiduciosi nella possibilità che entro il 2030 molte delle innovazioni sviluppate per il progetto Cobra saranno già sfruttabili per realizzare “ batterie che durano più a lungo, sono più efficienti e hanno prestazioni ottimali ». « Adesso che tutto è sviluppato cercheremo di fare in modo che il progetto abbia continuità e che non rimanga in un cassetto », conclude il ricercatore dell’Irec.
