Batteria allo stato solido: se ne parla sempre di più…
Batteria stato solido, la panacea di tutti i mali! Ebbene si, ma quando diventeranno una realtà commerciale. Per il momento dobbiamo accontentarci di quelle allo stato semi-solido. Vedi NIO in primis che ha presentato una batteria con la capacità di 150 kWh e 1.000 km di autonomia. Ma non sarà la sola nel club dei brand che stanno cercando di creare un ponte di congiunzione tra le batterie agli ioni di litio attuali con elettrolita liquido e quelle allo stato solido. Per il momento tesla sembrerebbe controcorrente e non parla di batteria allo stato solido, ma di celle 4680 (batterie cilindriche agli ioni di litio, di grandi dimensioni, 46×80 mm appunto). Vediamo perché quando questa tecnologia diventerà una realtà commerciale, nessuno troverà più scuse per non acquistare un’auto elettrica.
Densità energetica e sicurezza le parole chiave della batteria allo stato solido
Case automobilistiche come Stellantis e Mercedes, insieme a colossi giapponesi e cinesi, stanno investendo ingenti risorse in questa promettente tecnologia. Ma quali sono i reali vantaggi e quali le sfide ancora da superare?
Le batterie allo stato solido hanno una densità energetica che può arrivare a più del doppio rispetto ad una batteria con elettrolita liquido (da 0,15 kWh/kg a 0,45 kWh/kg). Questo si traduce in minori ingombri e soprattutto minor peso a parità di autonomia, con tutti i benefici del caso.
Inoltre ci si sbarazza del problema infiammabilità dell’elettrolita liquido a beneficio della sicurezza. I vantaggi della batteria allo stato solido li ritroviamo anche in tempi di ricarica potenzialmente più brevi grazie all’aumento della differenza di potenziale (dislivello di potenziale elettrico tra due punti, ad esempio gli estremi di una batteria o di un conduttore). Maggior durata per numero di cicli carica/scarica la ciliegina sulla torta.
Questi aspetti sono fondamentali per la fiducia dei consumatori e per l’adozione su larga scala della mobilità elettrica.
Non è tutto rose e fiori. Veniamo ora ai nodi cruciali
Ci sono ancora molti ostacoli sulla strada della commercializzazione diffusa di questa tecnologia. I costi di produzione molto più alti rispetto a quelli delle batterie tradizionali. Questo a causa della complessità dei processi produttivi e della necessità di utilizzare materiali specifici.
Non ultimo il problema della scelta dell’elettrolita solido ideale. Esistono diverse tipologie di elettroliti solidi in fase di sviluppo (polimerici, ceramici, vetrosi), ognuna con i propri vantaggi e svantaggi in termini di conduttività ionica (ovvero la misura della facilità con cui gli ioni possono muoversi in un elettrolita), stabilità chimica, resistenza meccanica e costi.
Da non sottovalutare anche il fatto che l’elettrolita solido a contatto con i materiali attivi catodo/anodo porta ad una maggiore resistenza interna che si oppone al flusso di corrente, riducendo la tensione disponibile e quindi la potenza erogata dalla batteria.
Non esiste ancora una soluzione universalmente accettata e la ricerca è ancora molto attiva per trovare il materiale che offra le migliori prestazioni al minor costo.
Conclusione
L’interesse per questa dirimente tecnologia è globale. Mercedes, Stellantis, gli agguerriti brand cinesi leader nella produzione di batterie e soprattutto i brand giapponesi con una lunga tradizione nell’innovazione automobilistica.
La scelta dell’elettrolita solido si rivelerà cruciale per determinare chi avrà la meglio in questa entusiasmante partita per il futuro della mobilità elettrica. Chi riuscirà per primo a superare le sfide attuali rendendo la tecnologia della batteria allo stato solido accessibile e scalabile per il mercato di massa, detterà legge…