Batterie allo stato solido, perché sono il futuro (forse)

Una decina d’anni fa, durante un workshop tecnico in Germania, uno degli ingegneri responsabili dei progetti di elettrificazione di un’importante casa tedesca alla domanda su quale sarebbe stato il passo successivo alle batterie al litio rispose laconicamente: “Beh, la tavola degli elementi l’abbiamo esaurita….” Già, se per i primi cent’anni della storia della propulsione elettrica l’evoluzione si è concentrata sulla ricerca di metalli più efficaci, passando da piombo al nickel per arrivare, appunto al litio, la svolta verso batterie più efficienti probabilmente arriverà ripensando la batteria stessa.

Più energia con meno rischi

Il principio delle batterie allo stato solido è, appunto sostituire l’elettrolita liquido in cui sono immersi i due poli, e che conduce il flusso di elettroni tra di essi, con uno fatto di materiale compatto. Questo permette di migliorare sensibilmente le prestazioni, ottenendo a parità di ingombro una capacità di immagazzinamento superiore del 50% e maggior rapidità nella ricarica. Al tempo stesso offre la soluzione ad alcuni dei difetti delle attuali batterie al litio tra cui l’intervallo di temperature limitato (da -10° a +30° circa) al di fuori del quale perdono efficacia, l’infiammabilità, la tendenza a surriscaldarsi e una vita utile (che, lo ricordiamo, termina quando l’efficienza scende sotto l’80%) difficile da estendere oltre i canonici 8 anni. Oltre alle difficoltà di riciclaggio e/o smaltimento dei materiali impiegati una volta terminato il loro ciclo.

Ceramica, vetro o… litio

Per rimpiazzare l’elettrolita liquido esiste più di una soluzione: alcune delle molte aziende che stanno investendo nello sviluppo puntano su materiali di tipo ceramico, altri su uno analogo al vetro, altri ancora su un derivato del litio stesso, il solfuro di litio, che tuttavia richiede un isolamento particolarmente accurato in quanto a contatto con l’umidità rilascerebbe acido solfidrico altamente tossico. Altre soluzioni sperimentate, o esplorate anche solo a livello teorico, prevederebbero invece l’impiego di polimeri semisolidi, ossia di gel. Aziende come LG hanno anche annunciato di stare lavorando a batterie “ibride” con elettroliti misti solidi-liquidi.

In arrivo dal 2022

Le performance prima di tutto: oggi che l’elettrificazione attraversa una fase transitoria, appare più che ai evidente che per riuscire a dare davvero il via alla diffusione della mobilità elettrica le batterie devono compiere un ulteriore balzo evolutivo e infrangere i limiti di autonomia e facilità di ricarica. Per questo, si moltiplicano alleanze e collaborazioni tra le Case automobilistiche considerate pioniere dell’elettrificazione e aziende specializzate o startup nate proprio per anticipare le novità tecnologiche: Toyota, che per anni ha resistito con le batterie al nickel per le sue ibride, per passare al litio con l’avvento dei modelli ricaricabili plug-in, prevede di entrare nel modo delle elettriche pure dal 2020 e di lì a due anni, grazie alla collaborazione con Panasonic, a equipaggiare i nuovi veicoli EV con batterie solide. Stesso discorso per Volkswagen, che ha però puntato sugli outsider della californiana QuantumScape, investendo 100 milioni di dollari per diventarne il principale azionista del settore automotive e avere batterie solide per le sue elettriche nel 2025. Oltre a queste anche BMW, Hyundai, Honda e naturalmente Nissan sono al lavoro con vari partner per perseguire questo obiettivo.

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Soltanto pregi?

Migliore ma non perfetta: anche la tecnologia delle batterie solide non è esente da inconvenienti, primo tra tutti quello della resistenza meccanica dei materiali la cui rigidità, soprattutto nel caso della ceramica, li renderebbe soggetti a rotture in presenza di particolari sollecitazioni, un rischio da cui i liquidi sono esenti. Attualmente, il problema maggiore di queste alternative sta nell’essere ancora in corso di sperimentazione e quindi, potenzialmente più costoso di altre tecnologie ormai industrializzate anche se alcune delle aziende al lavoro sulle batterie solide confidano di poter ottenere in tempi rapidi processi produttivi addirittura meno costosi degli attuali.