Denominazione: Integrated procedures for FAST ChARging with online state-of-health
evaluation of lithium-ion batteries
Acronimo: FASTCAR
Tipologia: Progetto PRIN PNRR 2022 finanziato da MUR-EU; Anno di inizio 2023
Responsabile scientifico: Antonio Bertei
Responsabile scientifico per Sapienza Università di Roma: Alessandro Ruvio
Ente finanziatore: Missione 4 “Istruzione e Ricerca” - Componente C2 Investimento 1.1
“Fondo per il Programma Nazionale di Ricerca e Progetti di Rilevante Interesse Nazionale (PRIN)” Decreto Direttoriale n. 104 del 02 febbraio 2022 - Avviso pubblico per la presentazione di Progetti di ricerca di Rilevante Interesse Nazionale (PRIN) da finanziare nell’ambito del PNRR
PRIN 2022 20222AMBCR - CUP MASTER I53D23001550006 - CUP B53D23005420001
Importo finanziato: 33180,00 €
Partners:
- Dipartimento di Ingegneria Astronautica, Elettrica, Energetica, SAPIENZA Università di Roma
- Università di Pisa
- Università degli Studi di Genova
Finalità
Il progetto FASTCAR si prefigge l'obiettivo di sviluppare, attraverso l'integrazione di tecniche sperimentali e di simulazione numerica, procedure e protocolli innovativi per la ricarica veloce di batterie a litio-ione, con particolare riguardo all’applicazione nei veicoli elettrici, che permettano al contempo una stima dello stato di salute della batteria.
Il progetto integra sinergicamente attività di caratterizzazione elettrica di celle commerciali, analisi fisico-chimica (teardown e post-mortem), spettroscopia di impedenza, modellazione elettrochimica a elementi finiti, e simulazione della stazione di ricarica per quantificare i fenomeni degradativi durante il ciclaggio della batteria e progettare protocolli model-driven per garantire la ricarica autostradale di veicoli elettrici entro 15 minuti. In aggiunta, la tecnica di interruzione della corrente è investigata per ricostruire lo spettro di impedenza della batteria, dato utile per valutare lo stato di salute della stessa e discernere quale componente sta subendo degradazione, con accuratezza, costo computazionale, e tempi di attesa sufficientemente bassi da permetterne l'integrazione on-line nel sistema di gestione della batteria.
L'Università di Roma SAPIENZA si occupa dello sviluppo di modelli applicativi del sistema elettrico della stazione di ricarica al fine di fornire gli eventuali vincoli tecnici ai protocolli da progettare e, altresì, di implementarne i risultati e valutarne gli effetti sul sistema elettrico della ricarica stradale.
Risultati attesi
1) protocolli di ricarica veloce: ricarica dal 20 all'80% in meno di 15 minuti
2) valutazione dell'accuratezza e dei requisiti per la ricostruzione di impedenza da interruzione di corrente
3) identificazione di marcatori di degradazione sui segnali elettrici per la stima dello stato di salute della batteria
4) modelli avanzati di batteria per diversi scenari applicativi di accumulo di energia
5) linee guida di progettazione per ridurre il tempo di carica a 10 min
Risultati raggiunti
1) protocollo di ricarica veloce: 20-80% stato di carica in 15 minuti con stessa perdita di capacità dopo 500 cicli di un protocollo stradale esistente da 25 minuti
2) quantificazione dei requisiti (frequenza di campionamento, dinamica di rilassamento della corrente, durata del campionamento) per ricostruire l'impedenza con l'1% di accuratezza entro il range 10 mHz – 10 kHz