Auto elettriche, la vera svolta solo con l’avvento delle batterie allo stato solido

Per permettere all’automobile di fare un salto vero verso l’elettrico, al di la dei paletti della UE, è necessario che il salto sia compiuto dal suo componente principale: la batteria. In attesa che questo avvenga, i miglioramenti sono continui intorno alla tecnologia degli ioni di litio. Gli obiettivi sono gli stessi per tutti gli attori in gioco: migliorare il rapporto tra energia, potenza, peso, volume e costo. Si lavora incessantemente su chimica, materiali, struttura e metodi di fabbricazione non solo per migliorare costi e prestazioni, ma anche per ottimizzare il recupero e il riciclo delle batterie e dei suoi preziosi componenti chimici guardando all’obiettivo della neutralità di CO2.

Una quadratura “circolare” difficile, ma assolutamente necessaria all’intera industria che su questo paradigma deve costruire un nuovo modello di business. La tecnologia più promettente è quella dello stato solido che promette più densità di energia, stabilità e velocità nella ricarica. Toyota sembra essere in anticipo e starebbe puntando sulla chimica degli ioni fluoruro, già nota alla Nasa e che permette di raggiungere una densità teorica 7-10 volte maggiore rispetto ai livelli attuali. Alle batteria allo stato solido lavora anche Volkswagen insieme a QuantumScape promettendo per il 2025 una densità superiore di 2,5 volte. Puntano allo stato solido anche Mercedes, che partirà dai bus eCitaro già nel 2022, e la Nio che sulla sua ET7 metterà a disposizione una batteria da 150 kWh. Sullo stato solido convergono Bmw e Ford, che stanno investendo su Solid Power, sul solfuro di litio e sulla possibilità di assemblare le nuove celle sulle stesse linee oggi utilizzate per le celle “liquide” con un risparmio sui costi di produzione del 40%. Secondo Tesla, lo stato solido rappresenta una falsa speranza e punta sulle nuove celle cilindriche 4680 (46 mm di diametro 80 di altezza) che hanno una densità di energia migliorata del 16% con costi inferiori del 14%.

Per ottimizzare forma e peso della batteria si guarda a celle di dimensioni sempre più grandi. Ci stanno lavorando Byd, Catl e Lg Chem che, insieme a General Motors, ha realizzato batterie nelle quali le celle possono essere alloggiate in orizzontale o verticale e disposte su due piani, in più hanno il sistema di gestione wireless che riduce l’ingombro del 15%. In generale, si assiste ad un cambio di paradigma strategico.

All’inizio i costruttori si sono rivolti ai giganti dell’elettronica di consumo per le batterie, successivamente sono sembrati disinteressarsi degli aspetti tecnologici concentrandosi su quelli industriali. Ora invece stanno tornando prepotentemente internalizzando per quanto possibile tutta la filiera che riguarda le batterie, celle comprese. Mercedes è già entrata nel capitale di Farasis, Bmw e Volkswagen hanno un piede dentro Northvolt mentre Hyundai ha già allestito linee pilota per l’assemblaggio di quelle che sono le unità minime delle batterie. Le strade “chimiche” intraprese sono molteplici. Oltre al fluoro e allo zolfo, si punta al nickel, al manganese, al titanio e anche al silicio e all’alluminio, alle batterie litio-aria e a quelle litio-metallo, all’elettrolita gassoso e persino all’elettrolita gel (con polimeri disciolti) al quale sta lavorando la SK Innovation con la consulenza di John B. Goodenough, padre insieme a M. Stanley Wittingham e Akira Yorshino della batteria agli ioni di litio e vincitori per questo del Premio Nobel per la Chimica nel 2019.

L’obiettivo è minimizzare l’utilizzo del Cobalto (eliminandolo, possibilmente) e ovviamente del Litio che per l’80% passa attraverso mani cinesi e proviene da paesi lontani o politicamente instabili. Si guarda anche ad accumulatori ibridi, con la densità energetica di una batteria e la velocità di carica e scarica dei supercondensatori. Per migliorare la densità serviranno le struttura a nanotubi e la stampa 3D. Per migliorare la ricarica e la durata sarà utile l’apporto dell’intelligenza artificiale. Che cosa non si fa per l’auto elettrica.

Postato il 23 agosto