Analisi numerica FEM termo-fluidodinamica di celle agli ioni di litio = thermal and fluid-dynamic analysis of Lithium-ions cells

Con la crescente preoccupazione per l’ambiente, enti privati e statali si stanno attivando sempre maggiormente per trovare alternative ai motori a combustione interna e alle fonti energetiche a cui si attinge per la propulsione. I piani di numerose nazioni, nell’immediato futuro, mirano a strade senza sovraffollamento dei veicoli, minore inquinamento acustico, riduzione delle emissioni nei centri abitati e aumento della sicurezza alla guida. Entro il 2030[1] si prevede che le più grandi metropoli europee si adeguino al modello di smart cities. La principale motivazione che spingerà, invece, i produttori ad adottare veicoli elettrici sono le ultime direttive provenienti dagli accordi per la salvaguardia del pianeta. Questi impongono un’emissione massima di 90g di CO2 per ogni kilometro percorso: obiettivo che ogni produttore deve raggiungere entro il 2020 per evitare ingenti sanzioni. L’attenzione si sta spostando, quindi, verso queste soluzioni che assicurano emissioni di CO2 e NOx ridotte senza compromettere le prestazioni. Soluzioni ibride ed elettriche sono le migliori per rientrare senza sforzo in questi obiettivi. Il grande problema, che rappresenta anche la grande sfida dell’ingegneria oggigiorno è riuscire a realizzare dei sistemi elettrici che siano competitivi con quelli endotermici attualmente in uso. In particolare, il punto debole dei veicoli elettrici è rappresentato dal sistema di immagazzinamento e fornitura energetica durante il moto. Attualmente i principali competitors dell’alimentazione a benzina sono le batterie, gli ultracapacitori e il Fuel Cells. La soluzione più utilizzata oggi è rappresentata dalle batterie, che rappresentano il giusto compromesso tra densità di energia e potenza, tra queste in particolare le batterie con tecnologia a Litio è quella che per caratteristiche e costi è la soluzione più adottata. In questo elaborato si vuole studiare il comportamento di una cella agli ioni litio in diverse condizioni di funzionamento, sopratutto da un punto di vista termico.