Le auto elettriche potrebbero anche offrirci trasporti più ecologici e abbastanza veloci. Ma se vogliono conquistare l’affetto degli appassionati di auto, devono anche offrire agilità – cosa che ora non hanno a causa dell’enorme peso delle batterie, come ha scritto il famoso ingegnere Jason Fenske per R&T. Fenske, il cui canale YouTube – EngineeringExplained – conta già più di 3,6 milioni di abbonati, vede una speranza di cambiamento nelle cosiddette batterie allo stato solido, cioè batterie con un elettrolita solido. Ma avverte che la loro introduzione di massa non sarà così facile e recente come promettono alcune aziende.
Batterie allo stato solido: sono la vera speranza per le auto elettriche ma quando arriveranno per davvero?
Le auto elettriche di oggi utilizzano batterie agli ioni di litio. All’interno della batteria avviene una reazione in cui uno ione di litio passa attraverso un elettrolita liquido da un lato all’altro della batteria dopo aver rilasciato un elettrone. Gli elettroni espulsi alimentano il motore elettrico che guida l’auto. Le batterie a stato solido eliminano questo elettrolita liquido a favore di una controparte solida. Sebbene la differenza sembri troppo elementare, la chimica è complessa e le implicazioni sulle prestazioni sono davvero evidenti.
Gli elettroliti liquidi sono volatili e facilmente infiammabili, mentre quelli solidi possono essere inerti, il che comporta una maggiore sicurezza: un fattore chiave che guida lo sviluppo della tecnologia. Abbiamo tutti visto i video che mostrano quanto sia difficile combattere gli incendi causati dalla combustione delle batterie agli ioni di litio, quindi cambiare la chimica delle batterie allo stato solido renderebbe le nostre strade più sicure.
Tuttavia, ci sono anche alcuni problemi. Innanzitutto, la semplice sostituzione di un elettrolita liquido con uno solido può ridurre notevolmente la densità di energia. I solidi non trasferiscono gli elettroni con la stessa facilità dei liquidi. La batteria ha le stesse dimensioni, ma ora la risposta è più difficile, riducendo la densità effettiva.
Le batterie allo stato solido possono superare questo problema di densità energetica in diversi modi. Nelle tradizionali batterie agli ioni di litio, l’anodo, la parte che immagazzina il litio prima che la batteria si scarichi, è solitamente realizzato in grafite. Le batterie ad elettrolita solido sostituiscono questo anodo con uno al litio metallico o addirittura rimuovono del tutto l’anodo. Gli anodi di litio metallico hanno circa 10 volte la capacità specifica della grafite, il che significa che immagazzinano più energia in meno spazio. Nelle applicazioni pratiche, ciò significa un salto dall’attuale densità delle batterie agli ioni di litio di circa 250 Wh/kg a una densità molto più elevata di 400 Wh/kg.
Sfortunatamente, le sfide associate alle batterie allo stato solido sono numerose quanto i vantaggi che hanno da offrire. Ecco perché ancora oggi non vediamo batterie di questo tipo nelle auto prodotte in serie. Mentre un sano scetticismo rimane giustificato, continuano ad arrivare proposte ottimistiche, osserva Fenske. Nel 2020, Toyota ha annunciato la sua ambizione di essere la prima casa automobilistica a utilizzare batterie allo stato solido nelle autovetture, con una produzione limitata prevista per il 2025.
Tre anni dopo, il programma di produzione è stato posticipato al 2027. Nel frattempo, Nissan afferma le sue batterie allo stato solido appariranno sul mercato entro il 2028. Tante altre aziende si preparano a fare annunci simili ma la verità è che non si sa ancora di preciso quando finalmente questa tecnologia si diffonderà. Le batterie allo stato solido sono una tecnologia reale con vantaggi reali ed è quasi certo che in futuro verranno implementate su scala globale. Sfortunatamente, rimane un mistero quando arriverà quel momento.