La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Silvia Bodoardo Dip. Scienza dei Materiali e Ing. Chimica - Politecnico di Torino Torino Polito 3-6-10 1/22.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Silvia Bodoardo Dip. Scienza dei Materiali e Ing. Chimica - Politecnico di Torino Torino Polito 3-6-10 1/22."— Transcript della presentazione:

1 Silvia Bodoardo Dip. Scienza dei Materiali e Ing. Chimica - Politecnico di Torino Torino Polito /22

2 La propulsione oggi è principalmente legata ai combustibili fossili, regalo della natura. Diverse problematiche: i costi di estrazione stanno aumentando in un prossimo futuro rimarranno pozzi non esauriti solo in particolari zone della terra (medio oriente) con pericolose conseguenze politiche. Picchi di estrazione di petrolio e gas Petrolio facile Petrolio difficile 2/22 Questioni aperte: energia Sistemi a propulsione elettrica Quali e quante batterie La batteria al piombo La batteria al litio Celle a ioni di litio Celle litio-polimero Questioni aperte: futuro della batteria

3 Estrarre petrolio oggi è difficile e costoso 3/22 Questioni aperte: energia Sistemi a propulsione elettrica Quali e quante batterie La batteria al piombo La batteria al litio Celle a ioni di litio Celle litio-polimero Questioni aperte: futuro della batteria

4 E irrinunciabile ridurre la produzione di CO 2 e degli altri inquinanti 4/22 Questioni aperte: energia Sistemi a propulsione elettrica Quali e quante batterie La batteria al piombo La batteria al litio Celle a ioni di litio Celle litio-polimero Questioni aperte: futuro della batteria

5 5/22 energia X Nel futuro, ma già oggi abbiamo due grandi sfide: 1. Cercare nuove fonti di energia: sole, vento… Queste sono però fonti discontinue Questioni aperte: energia Sistemi a propulsione elettrica Quali e quante batterie La batteria al piombo La batteria al litio Celle a ioni di litio Celle litio-polimero Questioni aperte: futuro della batteria

6 6/22 energia Sistema di accumulo: batteria 2. Accumulare energia da utilizzare quando e dove richiesto Lo stadio di produzione della energia elettrica viene separato dallo stadio di utilizzazione

7 7/22 Questioni aperte: energia Sistemi a propulsione elettrica Quali e quante batterie La batteria al piombo La batteria al litio Celle a ioni di litio Celle litio-polimero Questioni aperte: futuro della batteria

8 8 City car Pininfarina B0 in collaborazione con Bolloré, "esperta" in batterie ai polimeri di litio. ibrida (motore elettrico più quello a scoppio) Da 0 a 50 km/h in 4,9 secondi; 130 km/h di velocità massima. In più un'autonomia di 250 km. Questioni aperte: energia Sistemi a propulsione elettrica Quali e quante batterie La batteria al piombo La batteria al litio Celle a ioni di litio Celle litio-polimero Questioni aperte: futuro della batteria

9 Emas Ital Design Giugiaro batteria Oggi il componente del veicolo elettrico che ne limita le prestazioni è la batteria 9/22 Questioni aperte: energia Sistemi a propulsione elettrica Quali e quante batterie La batteria al piombo La batteria al litio Celle a ioni di litio Celle litio-polimero Questioni aperte: futuro della batteria

10 10/22 Questioni aperte: energia Sistemi a propulsione elettrica Quali e quante batterie La batteria al piombo La batteria al litio Celle a ioni di litio Celle litio-polimero Questioni aperte: futuro della batteria

11 11/22 Scarica alla piastra +: PbO 2(s) +4 H + (aq) +SO 2- 4(aq) +2 e - PbSO 4(s) +H 2 O catodo alla piastra -: Pb (s) + SO 2- 4 (aq) PbSO 4(s) + 2 e - anodo Carica: la + diventa anodo e la - diventa catodo Questioni aperte: energia Sistemi a propulsione elettrica Quali e quante batterie La batteria al piombo La batteria al litio Celle a ioni di litio Celle litio-polimero Questioni aperte: futuro della batteria

12 12/22 Sovraccarica: + 2H 2 O (l) O 2(g) + 4H + (aq) + 4 e - ; - 4H (aq) + + 4e - 2H 2(g) Sicurezza? Questioni aperte: energia Sistemi a propulsione elettrica Quali e quante batterie La batteria al piombo La batteria al litio Celle a ioni di litio Celle litio-polimero Questioni aperte: futuro della batteria

13 ierioggi domani Fuel Cell 13/22

14 I sistemi Li-ione sono sicuramente preferibili per le maggiori densità di energia principalmente legate al basso peso dei materiali. NiMH 14/22 Questioni aperte: energia Sistemi a propulsione elettrica Quali e quante batterie La batteria al piombo La batteria al litio Celle a ioni di litio Celle litio-polimero Questioni aperte: futuro della batteria

15 15/22 CatodoAnodo elettrolita Catodo : LiMn 2 O 4 spinello LiCoO 2 cobaltite Anodo : foglio di Li metallico LiM +n O x M +(n+1) O x + Li + + e carica Ossidazione del metallo che aumenta il suo nox Li + + e Li Questioni aperte: energia Sistemi a propulsione elettrica Quali e quante batterie La batteria al piombo La batteria al litio Celle a ioni di litio Celle litio-polimero Questioni aperte: futuro della batteria

16 sistema semplice e poco costoso possibilità di alte correnti reattività del litio, problemi di sicurezza. shape changing in ricarica durante la rideposizione del litio. eccessivo uso di litio. Catodo Litio Corto circuito e-e- litio Strato passivato Litio metallico Litio morto rideposizione 16/22 Questioni aperte: energia Sistemi a propulsione elettrica Quali e quante batterie La batteria al piombo La batteria al litio Celle a ioni di litio Celle litio-polimero Questioni aperte: futuro della batteria

17 17/22 Li + Generator (Charge) e-e- e-e- Graphite anode Cathode Rocking chair mechanism Questioni aperte: energia Sistemi a propulsione elettrica Quali e quante batterie La batteria al piombo La batteria al litio Celle a ioni di litio Celle litio-polimero Questioni aperte: futuro della batteria

18 Cella Litio - ione CATODO: Composti ad intercalazione Spesso ossidi poco conduttivi Lavora solo parzialmente: necessità di elevata area superficiale Materiali nanometrici e/o porosi Limite intrinseco del materiale: Scarsa conducibilità elettronica Aggiunta di carbonio Per aumentare la conducibilità elettronica

19 Catodo Anodo Separatore Con elettrolita liquido 19/22 sistema leggermente più complesso maggiore sicurezza maggiore affidabilità con nuovi materiali basso costo minimo consumo di litio Questioni aperte: energia Sistemi a propulsione elettrica Quali e quante batterie La batteria al piombo La batteria al litio Celle a ioni di litio Celle litio-polimero Questioni aperte: futuro della batteria

20 E ancora una cella a ioni di litio Elettrolita è costituito da una membrana polimerica a conduzione di Li + Migliore affidabilità Costo minore Processo di fabbricazione semplificato Forma adattabile alle necessità Cella sottile e flessibile Migliori proprietà meccaniche Più stabile cioè più sicuro 20/22 Questioni aperte: energia Sistemi a propulsione elettrica Quali e quante batterie La batteria al piombo La batteria al litio Celle a ioni di litio Celle litio-polimero Questioni aperte: futuro della batteria Li +

21 Dai MATERIALI che quindi devono essere: materiali a basso costo disponibili in grandi quantità non inquinanti processi industriali a bassa tecnologia alto livello di sicurezza Al Politecnico di Torino abbiamo concentrato la ricerca su questi temi e siamo pronti a passare dal livello di laboratorio al livello pre-industriale Dalla costruzione della cella e dallassem- blaggio delle celle che deve essere STANDARDIZZATO Dal meccanismo di controllo della TEMPERATURA dellaccumulatore a bordo veicolo Dalla strumentazione di controllo del funzionamento della batteria 21

22 Electrochemistry group at the Politecnico di Torino Department of Material Science and Chemical Engineering Paolo Spinelli – Full Professor Nerino Penazzi – Associate Professor Silvia Bodoardo – Assistant Professor Carlotta Francia – Assistant Professor Claudio Gerbaldi – Researcher Giuseppina Meligrana – Technician Jijeesh Ravi Nair – PostDoc felloship Francesca Di Lupo – Ph.D student Matteo Destro – Ph.D student Quiquing Chen – Ph.D student VjayKumar Ijery – Visiting professor Nadia Garino – PostDoc fellowship Aneta Dumitrescu – PostDoc fellowship Simone Zanarini – PostDoc fellowship Annalisa Chiappone - Ph.D student Lara Jabbour - Ph.D student 22

23 23

24 24 al piombo VRLA Ni/CdNi/MHlitio tensione (V) energia specifica (Wh/kg) densità di energia (Wh/L) densità di potenza (W/kg)200>300 costo unitariobassomoderatoaccettabilealto numero di cicli Elettrochimica applicazioni Silvia Bodoardo


Scaricare ppt "Silvia Bodoardo Dip. Scienza dei Materiali e Ing. Chimica - Politecnico di Torino Torino Polito 3-6-10 1/22."

Presentazioni simili


Annunci Google