Nuove batterie allo stato solido per auto elettriche, il punto
Tecnologia

Transizione elettrica, la chiave è nelle nuove batterie. Facciamo il punto


Avatar di Alessandro Perelli , il 20/07/22

3 settimane fa - La situazione su ricerca e sviluppo degli accumulatori. Quali tempistiche?

Quali tecnologie allo studio per maggiore autonomia e minori tempi di ricarica, quali tempi - ecco il nodo - di arrivo sul mercato

ELETTRIFICAZIONE SI, MA A QUALE PREZZO? Evviva la transizione, auto elettriche alla (ri)carica, abbasso benzina e diesel. In estrema sintesi e forse un po’ provocatorio, ma questo il messaggio che sta martellando l’opinione pubblica e che dal 2035, entro i confini della Comunità Europea, dovrà essere recepito. Ma non tutto è oro quel che luccica, poiché c’è ancora molta strada da percorrere, per vari motivi. Dalle infrastrutture alla tecnologia di bordo, per esempio. E oggi, ci concentriamo sulla “spigolosa” questione batterie. Autonomia più lunga, ricarica più rapida, facilità di smaltimento a fine vita e prezzo dei rifornimenti più basso: questo è tutto ciò che le nuove tecnologie degli accumulatori dovranno portare sulle auto elettriche. E, mentre non si può che essere contenti degli sviluppi che riguardano le ricariche, grazie a sistemi di bordo sempre più potenti e veloci nel rifornire l’auto di elettroni, ecco alcune nuove tecnologie che dovranno arrivare presto per dare l’impulso decisivo al movimento elettrico.

Tecnologia batterie: la Solid Power collabora con Ford e BMW Tecnologia batterie: la Solid Power collabora con Ford e BMW

Batterie agli ioni di litio

Sila Nanotechnologies società specializzata in ricerca, sviluppo e produzione di batterie di ultima generazione, sta sostituendo l'anodo di grafite, che costituisce circa il 15% del peso delle odierne batterie con accumulatori agli ioni di litio, ma con una componente di silicio che garantirà alle celle un aumento della densità di energia dal 20 al 40% durante la ricarica più veloce. Quel cambiamento sarebbe più o meno analogo a un’automobile che oggi percorre 10 km/litro, ma che in futuro diventeranno quasi 20 km/litro, un salto inaudito. Mercedes sembra il primo cliente a offrire la tecnologia Sila a bordo del suo prossimo off-road elettrico EQG nel 2025. La densità energetica è particolarmente importante nei mezzi pesanti come il fuoristrada tedesco poiché le loro dimensioni e massa tendono a ingigantire le carenze delle attuali batterie che devono essere grandi e pesanti per spostare qualcosa di grosso e pesante e con un’autonomia adeguata, instaurando un ciclo decisamente non virtuoso.

Tecnologia batterie: differenze fra ioni di litio e stato solido Tecnologia batterie: differenze fra ioni di litio e stato solidoL'IMPORTANZA DELLE PARTNERSHIP Group14 è un'altra azienda da tenere d'occhio nel matrimonio fra silicio e litioschierando Porsche come suo partner principale. Un’altra azienda impegnata sul fronte dello sviluppo è OneD, che sta seguendo una strategia per far crescere nanofili di silicio sull'anodo di grafite di una batteria al litio. Parole e concetti molto tecnici per spiegare che tutti questi approcci sfruttano le buone prestazioni e la diffusione delle batterie al litio per essere competitivi rapidamente sul mercato.

Batterie agli ioni di sodio

Al Pacific Northwest National Lab (PNNL), società americana leader nella ricerca scientifica, hanno recentemente annunciato una svolta nella tecnologia delle batterie agli ioni di sodio, che saranno meno soggette agli sbalzi di temperatura, si potranno caricare molte volte senza degradarsi e potranno essere smaltite in maniera più ecologica, riducendo sensibilmente la quantità di residui tossici. PNNL afferma di aver trovato un modo per gestire l’instabilità della tecnologia agli ioni di sodio, ma deve comunque affrontare problematiche legate alla densità di energia sostanzialmente inferiore rispetto agli ioni di litio. Come bonus, i ricercatori pensano di poter ridurre o rimuovere il cobalto dalla formula, un elemento controverso e tossico nelle batterie dei veicoli elettrici di oggi.

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Batterie allo stato solido

La tecnologia delle batterie allo stato solido è giustamente chiamata in causa. Generalmente si riferisce a batterie fatte di materiali rigidi strettamente compressi piuttosto che a componenti leggermente pastosi e umidi che costituiscono una tipica batteria al litio. Il fatto che una batteria allo stato solido sia composta da materiali duri in un pacchetto rigido non è specificamente ciò che la rende più performante, ma è un modo semplice per descrivere una fabbricazione che promette molti vantaggi:

  • Maggiore densità di energia Ciò permetterebbe di costruire un veicolo elettrico con una batteria delle stesse dimensioni di oggi, ma con un'autonomia molto più elevata. Oppure con una batteria molto più piccola, leggera ed economica, ma che assicura la stessa autonomia di una grande e pesante batteria odierna. Niente male.
  • Ricarica più veloce Mentre le cariche complete in meno di 30 minuti, oggi, sono il massimo della velocità possibile di ricarica, le batterie allo stato solido puntano a questo come standard. Tempi di ricarica brevi possono potenzialmente cambiare l'intera percezione delle auto elettriche nell’opinione pubblica e sganciarle definitivamente dal concetto di scarsa praticità.
  • Ciclo di vita più lungo Il noto “effetto memoria” che affligge le batterie dei telefonini è identico a quello delle automobili, che dopo pochi anni perdono una parte significativa della loro capacità a causa del ciclo di carica. Oggi, si sta lavorando anche in questo senso e la tecnologia dello stato solido è una parte fondamentale dello sviluppo di questo tipo di accumulatori. Per esempio, General Motors sta per produrre una batteria con una durata di un milione di miglia.
  • Stabilità termica Le batterie allo stato solido promettono poche o nessuna possibilità di dispersione termica, elemento che ha reso le attuali batterie al litio sinonimo di rischio di incendio. Si dice che anche le batterie al silicio riducano in gran parte anche questo problema. Se così sarà, bisogna segnare un punto a favore di questa tecnologia alla voce sicurezza.

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Le aziende già pronte per questa tecnologia

Solid Power ha fatto notizia ultimamente quando ha annunciato che stava iniziando la produzione di piccoli volumi di batterie con il sostegno di Ford e BMW. In particolare, la produzione può essere effettuata su linee che oggi producono batterie convenzionali agli ioni di litio, il che si traduce in un potenziale vantaggio industriale. La produzione in grande serie potrebbe iniziare già nel 2024. Forse l'azienda più discussa è stata QuantumScape, con il sostegno di Volkswagen, che afferma che questa tecnologia è “l'approccio più promettente all'elettromobilità del futuro”. QuantumScape ha sviluppato un separatore ceramico tra anodo e catodo che aiuta le sue celle a caricarsi dal 10% all'80% in meno di 15 minuti consentendo alla batteria di perdere pochissima capacità dopo ricariche ripetute. Il media web Nikkei Asia ha recentemente riferito che Toyota è di gran lunga il leader mondiale nei brevetti sulle batterie allo stato solido e ha dichiarato che avrà un veicolo di produzione a tiratura limitata che utilizzerà la tecnologia entro il 2025. Infine, il costruttore di auto elettriche vietnamita Vinfast si è recentemente impegnato a investire nel produttore di batterie a stato solido ProLogium per batterie che potrebbero essere presenti sui loro modelli entro il 2024.

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Quanto dovremo aspettare?

Alcune delle date appena riportate sembrano particolarmente vicine, ma sono tutte da confermare. Infatti, un eventuale ritardo è da mettere in conto e non sorprenderebbero nessuno. Inoltre, l'industria automobilistica ha in genere lunghi tempi di gestazione per rendere disponibile su larga scala e a prezzo popolare una tecnologia innovativa. Aggiungete che la vita media di un’automobile, pur variabile, va da un minimo di 4-5 anni fino a oltre 10 anni e capirete come i tempi per assimilare una inedita tecnologia si possano dilatare notevolmente. Detto questo, siamo sicuri che le nuove batterie arriveranno abbastanza presto sui veicoli elettrici per contribuire in modo determinante alla loro diffusione su larga scala.


Pubblicato da Alessandro Perelli, 20/07/2022
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