Prosegue la breve rassegna sulla storia e l’evoluzione delle batterie per auto elettriche (qui la prima parte). Vediamo gli sviluppi con l’introduzione degli ioni di litio, attuale stato dell’arte, e i futuri progressi con le batterie a stato solido dalle prestazioni notevoli
Nel suo breve excursus sull’evoluzione delle batterie per auto elettriche, pubblicato su Road and Track, l’autrice Victoria Scott evidenzia come a dare una svolta sia stata “la produzione in massa di batterie agli ioni di litio”.
L’evoluzione delle batterie per auto elettriche: la svolta degli ioni di litio
Un passo avanti notevole rispetto alle versioni al piombo e al nichel-metallo idruro. Questo perché le celle consentono una densità di energia che tocca i 270 Wh/kg, quattro volte migliore della controparte NiMH. Inventati da John B. Goodenough, già Premio Nobel per la Chimica e venuto a mancare nel giugno di quest’anno, gli accumulatori di questa tipologia presentano, per quanto riguarda gli elettrodi, il catodo composto di ossidi di litio-metallo e l’anodo di litio carbonio. L’elettrolita liquido invece è contraddistinto dal sale di litio.
Le case automobilistiche che hanno puntato per prime sulle batterie agli ioni di litio
Queste batterie garantiscono delle prestazioni buone anche a temperature alte, una certa affidabilità e un buon ciclo di carica/scarica, oltre al peso leggero. L’altra faccia della medaglia è la necessità di affidarsi a materiali pericolosi ed impattanti per la loro costruzione. Inoltre una cattiva manutenzione determina eventi spiacevoli, ma case come Tesla e Nissan si sono lanciate nello sviluppo di queste batterie per il mercato di massa. Il marchio giapponese di proprietà di Renault, in particolare, nel 1998 lanciò la prima vettura con accumulatori agli ioni di litio, la Altra EV.
Ma fu Tesla a commercializzare la prima vettura alimentata da questo tipo di batterie, la Roadster, a partire dal 2008. Nissan rispose con la Leaf nel 2010, venduta in oltre 300.000 esemplari. Con questi modelli il settore inizio a comprendere che la strada per le BEV non era poi così assurda o controproducente da percorrere.
La novità delle batterie al litio-ferro-fosfato
Con la guerra della Russia nei confronti dell’Ucraina però c’è stato il problema dell’approvvigionamento del nichel, presente nello Stato aggressore, e alla base della composizione chimica (nichel-manganese-cobalto, oppure nichel-cobalto-alluminio) delle batterie. Ecco quindi che la ricerca e sviluppo ha tirato fuori dal cilindro gli accumulatori al litio-ferro-fosfato (LFP). Parliamo di batterie che hanno una minore densità energetica, ovvero sui 160 Wh/kg, ma con metalli di più facile reperibilità.
Pian piano le LFP sono arrivate a coprire il 30% del mercato delle auto elettriche. A spingere il loro uso Tesla, che con la Model 3 è riuscita a garantire una autonomia di circa 480 km, ma anche l’arrembante casa cinese BYD.
L’ultima evoluzione: le batterie a stato solido. L’annuncio di Quantumscape
Il passo successivo, come abbiamo già visto su queste pagine, saranno le batterie a stato solido. Di recente gli accumulatori su cui da molto tempo sta lavorando la start-up specializzata Quantumscape hanno superato in maniera positiva i test, come ha annunciato la stessa azienda. Per la precisione, parliamo di celle a 24 strati, che possono toccare una densità energetica sino a 500 Wh/kg. E dalle prove effettuate nei prototipi consegnati ad alcuni marchi automobilistici sono risultate delle prestazioni che hanno persino superato le attese, da quanto risulta.
La traiettoria per la commercializzazione è ancora però lunga, ma la strada sembra tracciata. Ricordiamo che le batterie a stato solido hanno un elettrolita, appunto, solido, al posto della versione liquida al sale di litio. Come vantaggio si eliminano i rischi di incendi ed esplosioni dell’accumulatore, aumentando la densità energetica e la durata complessiva.
Anche Toyota sta investendo nella ricerca delle batterie a stato solido assieme alla compagnia petrolifera giapponese Idemitsu, in modo da poterle montare sulla sua nuova gamma elettrica e recuperare così il ritardo rispetto alla concorrenza. Si parla di un ambizioso traguardo di ben 1.000 km di autonomia, e di una commercializzazione prevista per il 2027.
