Quali sono le prospettive delle batterie allo stato solido per le auto elettriche?
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Dopo le batterie agli ioni di litio, le batterie a elettrolita solido diventeranno un giorno la nuova tecnologia di riferimento per l'accumulo di energia a bordo delle auto elettriche? Le potenzialità delle batterie a elettrolita solido sono reali, ma ci vorranno diversi anni prima che i primi progetti industriali giungano a compimento.
a cura di Grouppo Renault
La batteria a elettrolita solido rappresenta un'evoluzione della batteria agli ioni di litio, in cui l'elettrolita liquido viene sostituito da un materiale solido che può assumere la forma di un polimero o di polveri inorganiche simili a una sorta di ceramica. Il passaggio a un elettrolita solido potrebbe, in teoria, eliminare gli svantaggi legati all'uso di un elettrolita liquido.
Le potenzialità delle batterie allo stato solido
L'elettrolita solido offre un nuovo «campo di sperimentazione» nel campo della chimica, che fa sperare in un aumento della densità energetica e in una riduzione della dipendenza da materiali critici come il cobalto. Inoltre, eliminando l'elettrolita liquido infiammabile, il design della batteria diventa più semplice e meno vincolato dagli attuali requisiti di sicurezza.
Le batterie convenzionali hanno un limite di temperatura di 60 °C: un’altra sfida della batteria allo stato solido consiste nel superare questo limite di temperatura per semplificare il sistema di raffreddamento, che rappresenta uno dei vincoli per l’accelerazione della velocità di ricarica. È quindi necessario considerare le potenzialità della batteria allo stato solido su due livelli: quello della chimica e quello del sistema completo, che dovrebbe risultare più semplice, più leggero e quindi meno costoso.
Le promesse delle batterie allo stato solido si stanno tuttavia rivelando difficili da mantenere. È infatti necessario riuscire a progettare un elettrolita che sia al tempo stesso molto stabile e altamente conduttivo, per garantire il corretto flusso degli ioni di litio da un elettrodo all'altro della batteria, ma anche sviluppare nuovi metodi per produrre batterie adatte a questi nuovi materiali.
La batteria del futuro?
In tutto il mondo, i laboratori di ricerca stanno quindi lavorando allo sviluppo di nuovi composti destinati sia agli elettrodi che all’elettrolita delle future batterie allo stato solido. Oltre alla ricerca sui materiali, gli esperimenti si concentrano sullo sviluppo di celle con prestazioni più elevate (in particolare per quanto riguarda la densità energetica, il tempo di ricarica e la durata), ma anche sul miglioramento del processo di fabbricazione in vista di una produzione su scala più ampia.
Tra i numerosi attori impegnati nella ricerca sulle batterie allo stato solido, la startup americana Ionic Materials è già riuscita a sviluppare un polimero in grado di condurre gli ioni di litio a temperatura ambiente, il che costituisce un elemento tecnologico fondamentale per le batterie interamente allo stato solido, le cui prestazioni si stanno rivelando promettenti. L'Alleanza Renault-Nissan-Mitsubishi ha investito in questa startup nel 2018 per accelerarne lo sviluppo industriale.
Le batterie allo stato solido potrebbero, a lungo termine, trovare impiego nel settore automobilistico, ma anche nello stoccaggio stazionario di energia, che oggi rappresenta una delle possibili destinazioni di riutilizzo delle batterie elettriche prima della fase di riciclaggio.