Aspettando lo stato solido
Il componente più importante di un’auto elettrica è la batteria di trazione del motore elettrico. Per lo stato solido c’è ancora da aspettare, ma intanto si fanno strada altre tecnologie, come quelle delle batterie agli ioni di litio LFP e agli ioni di sodio. Attualmente la fanno da padrone le batterie agli ioni di litio con catodo (elettrodo negativo) NMC (Nichel-Manganese-Cobalto). In un precedente articolo, vi ho parlato ampiamente delle diverse tecnologie delle batterie al litio usate nella trazione elettrica, che vi invito a leggere.
In quest’articolo, voglio focalizzare l’attenzione sulle tecnologie che prenderanno piede a breve, in attesa che le batterie allo stato solido facciano capolino. Scoprirete, come si possa fare a meno di materiali che fanno tanto discutere per il loro costo, come il Nichel o per la difficoltà di estrazione dalle miniere, che mette a dura prova la salute degli operai, come il Cobalto.
Le batterie allo stato solido puntano su densità energetica e non infiammabilità
Con una densità di energia, pari a 0,45 kWh/kg, contro circa 0,15 kWh/kg delle batterie convenzionali, si può contare su un peso sensibilmente più basso. A tutto vantaggio dell’autonomia e dell’agilità di marcia, nonché delle prestazioni.
Poiché la maggior parte degli elettroliti liquidi sono infiammabili e gli elettroliti solidi non sono infiammabili, si ritiene che le batterie allo stato solido siano più sicure. Studi recenti, mostrano che la generazione di calore all’interno è solo del 20-30% circa rispetto alle batterie convenzionali con elettrolita liquido in fuga termica.
Quindi, peso ridotto, più autonomia e sicurezza e ricarica ultrarapida, grazie alla maggior differenza di potenziale e ciclo vitale più lungo. La tecnologia dello stato solido, sarà affiancata da una nuova tecnologia che darà vita alle batterie agli ioni di litio con anodo (elettrodo positivo) al silicio. Ma c’è ancora da aspettare, intanto…
Batterie agli ioni di litio LFP e agli ioni di sodio
Queste due soluzioni, non aumentano la densità energetica, ovvero il rapporto tra la quantità di energia accumulata e il volume della batteria, delle più usate NMC, anzi, ma utilizzando materiali meno nobili e costosi e “più sostenibili”, promettono vantaggi di sicuro interesse.
Le batterie LFP (Litio-Ferro-Fosfato), già in uso, ad esempio nella Tesla Model 3, hanno la caratteristica, di soffrire meno le ricariche al 100% e ad alta potenza, quindi le ricariche ultrarapide autostradali. Questo compensa la minore densità energetica rispetto alle NMC, perché come si sà, una batteria NMC, deve essere mantenuta il più tempo possibile in un range di carica tra il 20 e l’80% e si devono prediligere le ricariche lente a bassa potenza, per non incorrere in un veloce decadimento delle performance.
Invece le LFP, possono essere caricate sempre, tranquillamente al 100%, compensando così la minore autonomia rispetto alle NMC, che devono contare quasi sempre sull’80% della ricarica. Le batterie LFP temono di più le temperature molto basse (-20/-30°C).
Le batterie agli ioni di sodio, sono la vera novità! Anche in questo caso la Cina la fa da padrona, con le aziende CATLE e BYD, ma non avranno il monopolio. Infatti la svedese Northvolt ha messo a punto una batteria agli ioni di sodio, più performante di quella cinese, che promette una densità energetica paragonabile ad una batteria NMC.
Batterie agli ioni di sodio
Conclusioni
Investire e studiare sulle batterie per la trazione elettrica è dirimente, se si vuole uno sviluppo concreto della mobilità elettrica. Dobbiamo lavorare su tecnologie ecosostenibili e più economiche, che non sfruttano la manodopera e che consentano ricariche rapide, sicure e un’autonomia apprezzabile. Parimenti si deve continuare con la diffusione delle colonnine per la ricarica.