Le auto elettriche dovrebbero essere il futuro dei trasporti, ma devono ancora affrontare problemi che tengono lontani molti acquirenti. L’autonomia è troppo breve, le batterie sono troppo pesanti e costose e la ricarica richiede troppo tempo. Ma numerose aziende affermano di possedere la tecnologia per risolvere tutti questi problemi. Toyota afferma che potrebbe essere sull’orlo di un simile passo avanti. Anche altri produttori stanno lavorando con diversi produttori di batterie su diverse versioni di questa nuova tecnologia.
Le batterie allo stato solido e le altre tecnologie allo studio per migliorare l’autonomia delle auto elettriche
La svolta futura per le auto elettriche si chiama batteria a stato solido e l’unico problema è che, come altre tecnologie pubblicizzate, mancano ormai “solo pochi anni” alla commercializzazione da diversi anni. Anche aziende automobilistiche tra cui Stellantis, Hyundai e Volkswagen hanno collaborato con aziende che lavorano sulle batterie allo stato solido. La tecnologia promette celle più piccole e leggere e allo stesso tempo in grado di fornire maggiore potenza. Potrebbero essere più sicuri, limitando il rischio di incendio.
Ma la tecnologia deve affrontare alcune sfide e non è l’unico modo in cui le case automobilistiche possono realizzare veicoli elettrici più leggeri, più economici e con una ricarica più rapida. La principale differenza tra una batteria allo stato solido e le batterie agli ioni di litio attualmente utilizzate nelle auto elettriche è un componente noto come elettrolita. In una batteria agli ioni di litio, l’elettrolita è un liquido. Nell’analogo allo stato solido, l’elettrolita è un solido. Questo elettrolita solido è uno dei motivi per cui le batterie allo stato solido sono più sicure delle batterie agli ioni di litio. Se una batteria ad elettrolita liquido viene rotta o forata, entrambi i lati dell’elettrolita possono fuoriuscire, provocando un flusso di energia incontrollato, seguito da un incendio.
In generale, i solidi sono anche più densi dei liquidi, il che significa che l’elettrolito occupa meno spazio e le celle della batteria possono essere più piccole. Ma alcune aziende stanno lavorando ad altre strategie che potrebbero rendere le batterie ancora più piccole e leggere, oltre che più veloci da caricare. La sfida principale per tutte queste aziende, e per le case automobilistiche che hanno investito in esse, è come produrre in modo economico queste batterie ad alta tecnologia nelle quantità necessarie per costruire auto elettriche a prezzi accessibili. Nel frattempo, esistono tecnologie di batterie concorrenti le cui tecniche di produzione sono già ben consolidate.
Numerose startup stanno attualmente sviluppando diverse combinazioni chimiche e strutture fisiche anche leggermente diverse per le loro batterie. Tuttavia non esiste ancora una tecnologia chiara che metta in ombra le altre in termini di qualità, sottolinea William Kephart della società di consulenza P3 Group. I tempi di ricarica brevi, un fattore chiave per i consumatori, sono una delle sfide che devono affrontare le batterie allo stato solido. In generale, gli ioni di litio nelle batterie attualmente in uso impiegano più tempo a muoversi attraverso un solido che attraverso un liquido , spiega Kephart. Questo di solito richiede più tempo per ottenere energia, il che rallenta i tempi di ricarica e rallenta il rilascio di energia, il che rallenta l’accelerazione del veicolo.
La società di batterie a stato solido Quantumscape afferma che le sue batterie a stato solido, che utilizzano poco liquido ma nessun elettrolita, sono state testate e possono essere caricate anche più velocemente delle tipiche batterie agli ioni di litio. Le batterie allo stato solido saranno più costose perché contengono più litio , che è costoso, sottolinea Kephart. I prezzi del litio diminuiranno man mano che verranno sviluppati più siti minerari, ma rispetto ad altre batterie, le batterie allo stato solido costeranno di più.
Factorial, la società in cui Stellantis e Mercedes hanno investito, afferma che la sua tecnologia delle batterie a stato solido utilizza meno litio rispetto alle batterie tradizionali , il che potrebbe potenzialmente ridurre i costi, soprattutto con l’aumento della produzione.
“Riteniamo che il prezzo sarà effettivamente competitivo perché il litio, solo dal punto di vista della materia prima, non è un materiale scarso”, ha affermato Xu Huang, CEO di Factorial. Quantumscape aggiunge che il design della batteria elimina la grafite , riducendo i costi e riducendo significativamente le emissioni di carbonio derivanti dalla produzione.
Allo stesso tempo, però, alcune altre aziende stanno lavorando al miglioramento delle tradizionali batterie ad elettrolita liquido, che potrebbero supportare ulteriormente questa tecnologia. La modifica di una parte di una batteria aggiungendo silicio può portare a notevoli miglioramenti delle prestazioni a un costo relativamente basso. Questa è la proposta di OneD Battery Sciences, azienda sostenuta da General Motors.
La tecnologia di OneD consente ai processi di produzione di rimanere più o meno gli stessi, promettendo allo stesso tempo importanti miglioramenti in termini di produttività. Ciò significa meno problemi e costi per i produttori di batterie e per le aziende automobilistiche. Altre aziende stanno lavorando su batterie semisolide per le loro auto elettriche. Queste combinano parti di ciascun tipo di batteria, fornendo alcuni dei vantaggi delle batterie allo stato solido senza abbandonare completamente il design fluidico standard.
Alla fine, probabilmente non ci sarà mai una tecnologia delle batterie dominante che troverà posto in tutte le auto elettriche, ha detto il portavoce di GM Phil Lienert. Il tipo di batterie sarà adattato al veicolo e al mercato specifico in cui verrà venduto. Questo assomiglia al modo in cui le case automobilistiche utilizzano motori diversi in modelli diversi e in mercati diversi. Il design del veicolo elettrico Ultium di GM, che è alla base di tutti i modelli elettrici del gruppo, è stato appositamente progettato per consentire l’utilizzo di tutti i diversi tipi di batterie. “Quando si dispone di un insieme ampio e diversificato di clienti come il nostro, è necessario disporre di più soluzioni che possano coesistere ” all’interno dello stesso core engineering, sottolinea.