Le celle Amprius con anodi solo al silicio allargano gli orizzonti
Le celle pouch della startup californiana ad alta densità di energia e velocissima capacità di carica e scarica guardano all’aerospaziale e alla difesa, ma la commercializzazione dal 2024 strizza l’occhio all’auto elettrica
Amprius, l’azienda americana delle batterie basate su anodi con nanofili al silicio sviluppati dal professore dell’università di Stanford Yi Cui, continua a fornire aggiornamenti sulla sua attività.
Una attività che si può considerare ancora pionieristica a livello di volumi commercializzati, con una nuova cella agli ioni di litio ad altissima potenza e alta energia, su cui sembra voler puntare per aumentare capacità e ricavi. Amprius conta di avere campioni di questa cella disponibili per i clienti entro fine anno e le consegne regolari delle nuove celle sono previste a inizio 2024.
A pochi mesi dal lancio della cella dei record dalla densità di energia gravimetrica di 504 Wh/kg e volumetrica di >1.321 Wh/l (che ha già trovato in Airbus e nei sistemi senza pilota Zephyr del gruppo europeo un utilizzatore), Amprius sfrutta il proprio portafoglio di materiali per una cella con anodo al silicio (in percentuale che tende al 100%) che raggiunge l’elevato tasso di scarica 10C fornendo una densità di energia gravimetrica di 400 Wh/kg.
Prestazioni destinate in particolare all’aviazione elettrica, sia con che senza equipaggio, un mercato che si prevede supererà nel complesso i $49 miliardi di valore entro il 2025. La ragguardevole potenza della cella è calibrata sulle esigenze delle startup degli aerei elettrici a decollo e atterraggio verticale (eVTOL) e dei droni ed aerei senza equipaggio (UAV).
Fornisce infatti la potenza di propulsione e l’energia richieste a soddisfare le condizioni probanti in particolare durante il decollo, ma anche in volo di crociera e atterraggio. Inoltre, queste celle dai prezzi non esattamente stracciati estendono il raggio di volo fino al 50% e aumentano la capacità di payload.
La società californiana nella sua nota esprime anche fiducia che la scheda tecnica della nuova cella sia in grado di attirare l’interesse, oltre che dei settori aerospaziale e difesa, anche di chi produce auto a zero emissioni dalle alte prestazioni.
Consentirebbe potenzialmente di raggiungere un’accelerazione 0-60 miglia orarie (da 0 a 97 km/h) inferiore a 1,5 secondi, ridefinendo gli standard prestazionali nell’auto elettrica da competizione e di elevata sportività o della fascia luxury, settori che dovrebbero raggiungere $67 miliardi di volume d’affari entro il 2025.
“Le opportunità commerciali nella mobilità elettrica sono profondamente influenzate dalle loro esigenze energetiche e di energia”, dichiara nella nota rilasciata in questi giorni il Dr. Kang Sun, amministratore delegato Amprius.
“La nostra nuova cella offre impressionanti prestazioni di potenza specifica e densità energetica, superiori di circa il 200% rispetto alle tradizionali celle con anodi in grafite, raggiungendo al contempo un tasso di scarica di 10C, espandendo significativamente le possibilità di applicazione e promuovendo l’economicità”.
Con una densità di potenza di 3.500 W/kg in condizioni di scarica standard e una potenza massima superiore a 4.400 W/kg a profondità di scarica inferiori, la capacità di scarica utilizzabile della cella è ampia.
Supporta impulsi di corrente elevata a bassi stati di carica senza scendere al di sotto del voltaggio di cut-off inferiore, ovvero 3000 W/kg a profondità di scarica del 30%. La combinazione di alta densità di energia e alta densità di potenza riduce peso e volume della batteria contribuendo a un’autonomia estesa, a frequenze di ricarica ridotte e minori costi operativi.
La nuova cella ad altissima potenza della società californiana (che sta aprendo un nuovo polo produttivo in Colorado dato che quello originario di Fremont è sottodimensionato) vanta una capacità di ricarica ultra-veloce che raggiunge l’80% di carica in circa sei minuti. Una caratteristica che Amprius ha nella propria produzione a partire dalle celle uscite nel 2021 e resa possibile dall’anodo Si-Nanowire.
Questo elettrodo proprietario dell’azienda americana è molto più sottile e leggero degli anodi di grafite convenzionali e ha una conduttività molto più elevata grazie alle proprietà del silicio, depositato in linea di produzione direttamente sui due lati del collettore di corrente. È la ridottissima tortuosità della struttura anodica Si-Nanowire a facilitare anche la ricarica estremamente rapida possibile con questa gamma di celle.
Come ricorderà chi ha più dimestichezza col funzionamento delle celle, a C-rate più elevati può essere comune che una parte dell’energia possa essere persa trasformandosi in calore, comportando quindi una riduzione della capacità.
Tenendo presente questo aspetto, diventa interessante guardare a un’altra caratteristica delle celle con anodi al silicio di Amprius, che concerne proprio l’eccellente gestione della temperatura di esercizio, come si evince dal grafico che riportiamo qui di seguito.
