Una delle soluzioni più attese nella corsa verso l’auto elettrica del futuro è rappresentata dalle batterie allo stato solido. Tutti le vogliono, perché hanno una densità energetica maggiore, si ricaricano più in fretta, durano più a lungo e sono anche più sicure.
La tecnologia è matura e numerose aziende ormai le stanno producendo in impianti pilota o in piccoli volumi. È proprio questo il principale ostacolo alla loro diffusione: la produzione di massa. Se c’è una cosa su cui si deve ancora lavorare sono i metodi produttivi. Ma come sono fatte le batterie allo stato solido?
Una questione di elettrolita
Partiamo da un concetto fondamentale: le batterie allo stato solido sono normali batterie agli ioni di litio in cui l’elettrolita, solitamente liquido, è sostituito da un elettrolita solido (da cui il nome). Le celle, per il resto, continuano ad avere due elettrodi, anodo e catodo, con carica negativa e positiva, un separatore piazzato tra di essi e – appunto - un elettrolita che consente agli ioni di litio di muoversi tra i due elettrodi durante le fasi di carica e scarica.
L’industria delle batterie sta testando vari tipi di elettrolita solido, solitamente ceramico o in materiale composito. Il primo è più “rigido” mentre il secondo, in base alla miscela utilizzata, può essere più o meno elastico. Alcuni ricercatori stanno mettendo a punto anche elettroliti solidi di altro tipo, ma qui la sperimentazione è ancora in fase iniziale.
La batteria allo stato solido di Solid Power
Inizialmente pensate come variante delle batterie agli ioni di litio “tradizionali”, le batterie allo stato solido stanno iniziando a differenziarsi tra loro. Così, ci sono batterie allo stato solido di tipo litio-metallico e in futuro non si esclude che si vedranno altre chimiche passare alla stessa tecnologia.
Tutti i vantaggi del “solid state”
Come detto, le batterie allo stato solido sono così ambite perché hanno prestazioni maggiori. Per esempio, possono arrivare a densità energetiche pari anche a 2,5 volte quelle di una batteria agli ioni di litio. Proprio per la mancanza di liquidi ed elementi volatili, inoltre, sono più resistenti alle fiamme. Per questo motivo sono anche più sicure. Hanno poi una maggiore stabilità elettrochimica, che garantisce prestazioni più omogenee nel tempo e una durata maggiore.
Le batterie allo stato solido sono anche più leggere e possono essere ricaricate a una velocità che, in certi casi, arriva a 4-6 volte di più di quella di una batteria con elettrolita liquido. Significa che in futuro per un pieno di elettroni un’auto dovrà restare in sosta alla colonnina pochi minuti, andando a colmare quel gap di “tempo di attesa” nel rifornimento che ancora oggi la differenzia da un’auto termica.
Mercedes e ProLogium: insieme per le batterie allo stato solido
Bisogna imparare a produrle
Per quanto riguarda gli svantaggi, per ora sono legati principalmente ai limiti ancora da superare nel campo della produzione ad alti volumi e della gestione dei costi. I processi per realizzarle sono ancora complessi e la ricerca non ha permesso di individuare elettroliti effettivamente efficaci a livello di conduttività ionica. Serve ancora del tempo, insomma. Ma quanto? Qualche anno ancora. Almeno…
C’è poi un’altra questione: l’affidabilità. Le batterie allo stato solido, come tutte le altre, tendono a deformarsi durante la ricarica e l’utilizzo. L’assenza di liquidi all’interno delle celle può comportare stress maggiori che possono compromettere il corretto funzionamento delle batterie stesse. Per ovviare, almeno parzialmente, a questi inconvenienti, le batterie allo stato solido utilizzano principalmente celle di tipo pouch – o a sacchetto – che per loro natura sono più flessibili.
A che punto siamo
Al momento nessun costruttore di automobili ha ancora messo in commercio un’auto elettrica con batteria allo stato solido. NIO, che è la Casa che più si avvicina a questa tecnologia, ha presentato una batteria allo stato semisolido da 150 kWh di capacità che garantisce 1.000 km di autonomia, ma non è proprio la stessa cosa.
Il panorama, però, è in veloce evoluzione e presto, le batterie allo stato solido “vere” arriveranno sul mercato. Sono tantissime, infatti, le Case che, sfruttando accordi con aziende specializzate, riusciranno a utilizzare questa tecnologia entro pochi anni.
Toyota, che ha in atto una vera e propria rivoluzione tecnologica nel campo delle batterie, le avrà nel 2028. Anche Nissan si è prefissata questo orizzonte temporale. Ma c’è chi farà prima: Stellantis, che con Factorial si è posta l’obiettivo della commercializzazione nel 2026, Volkswagen, che collabora con QuantumScape, farà più o meno altrettanto. E lo stesso farà Mercedes, che ha puntato invece su ProLogium (che sta trattando per costruire una Gigafactory in Francia). BMW e Ford, che hanno investito pesantemente su Solid Power, hanno già iniziato la sperimentazione dei prototipi. E così tante altre.
La batteria cell to pack di Tesla con celle cilindriche 4680
In tutto questo, c’è una Casa che è tra i punti di riferimento nella mobilità elettrica e che si muove in controtendenza. È Tesla. Elon Musk, al momento, sembra concentrato sulle celle 4680 e non parla di stato solido. Lo vede ancora lontano e pensa di poter sfruttare proprio le sue nuove batterie per dare uno strappo sulla concorrenza nel futuro a breve termine. Ma, conoscendo il personaggio, non si può escludere che prima o poi rilasci qualche dichiarazione shock sul tema.
Le altre batterie
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