Si fa un gran parlare di batterie allo stato solido. Anche perché l’industria ormai ha messo a punto la tecnologia e ora deve solo trovare il modo di avviare la produzione di serie. Tante sono le soluzioni tecniche per passare ad un elettrolita (quasi sempre) ceramico e colui che troverà per primo la strada dei grandi volumi rivoluzionerà il mercato.
All’alba (probabilmente) di una nuova era, i ricercatori dell’Università del Michigan hanno cercato di fare il punto sulle batterie agli ioni di litio allo stato solido. Lo hanno fatto in collaborazione con tante realtà importanti che operano nell’automotive e hanno pubblicato sulla rivista Joule le principali criticità che devono essere risolte se si vuole che lo stato solido prenda piede.
Pronti alla nuova generazione
Le batterie agli ioni di litio tradizionali si stanno velocemente avvicinando alle loro massime prestazioni. Nuovi materiali, soluzioni costruttive inedite o modifiche alla composizione chimica di certi elementi permettono di avere prodotti sempre migliori, ma serve un salto di tecnologia per superare certi limiti che oggi sono ancora invalicabili. Sono quelli inerenti il peso, gli ingombri e la sicurezza riguardo alla loro infiammabilità.
Jeff Sakamoto, uno degli autori di questo lavoro, ha così commentato la sfida di fronte alla quale si trova di fronte l’industria delle batterie: “Negli ultimi 10 anni i progressi sulle batterie allo stato solido sono stati pazzeschi, ma ci sono ancora numerosi ostacoli da superare per arrivare alla commercializzazione di questa tecnologia. Soprattutto in campo automobilistico”. Vediamo quali.
I quesiti a cui trovare risposte
- Come possiamo produrre i sottilissimi fogli ceramici per l’elettrolita solido senza che questi si rompano?
- L’uso della ceramica nelle batterie al litio metallo, che per essere lavorata richiede che si raggiungano temperature di oltre 1.100 gradi Celsius, compensa questi sforzi produttivi con i benefici nell’uso sui veicoli elettrici?
- È possibile iniziare a produrre batterie con elettrolita ceramico senza rivoluzionare le linee su cui le aziende attualmente realizzano le normali batterie agli ioni di litio?
- Considerando che le batterie agli ioni di litio hanno sistemi di gestione ingombranti e pesanti, come influirà la rimozione di questi stessi dispositivi sulle prestazioni delle batterie allo stato solido? Saranno altrettanto performanti e durature?
- Nelle batterie allo stato solido gli elettrodi devono essere costantemente a contatto con l’elettrolita ceramico. Questo significa che sarà necessario aggiungere componenti aggiuntivi che garantiscano omogeneità ed uniformità nelle prestazioni. Come influiranno questi componenti sulle prestazioni della batteria?
C’è ancora parecchia strada
Jeff Sakamoto, che è anche fondatore della startup Zakuro (una società che ha tra i competitor realtà come QuantumScape o Solid Power), che proprio di batterie allo stato solido si occupa, avverte tutti sul fatto che l’entusiasmo di questo periodo per una nuova tecnologia non deve portare ricercatori e aziende ad anticipare i tempi. Secondo i ricercatori dell’università americana, infatti, è necessario svolgere test rigorosi e lavorare sodo sull’analisi dei dati in modo da avere un quadro più chiaro e completo.
“Al momento attuale ci sono ancora cose che devono essere comprese a fondo. Per avanzare nella ricerca sarebbe utile stabilire dei protocolli per test e analisi dei dati e definire linee guida tra produttori di batterie e case automobilistiche per gestire meglio le fasi di progettazione”.
A proposito di batterie allo stato solido