Batterie allo stato solido: cosa sono, come funzionano, autonomia

Avranno più energia e tempi di ricarica ridotti, saranno più sicure e dureranno a lungo. Ecco come sono fatte le batterie "del futuro"

Di: Francesco Barontini

Aggiornato: 3 mar 2025 alle 16:43

Le batterie allo stato solido stanno arrivando. La tecnologia è stata definita da un po’ e ora le sfide riguardano solo (si fa per dire) la produzione su larga scala. Addirittura, le notizie più recenti parlano di sperimentazione su strada. Già: alcune Case, come Mercedes per esempio, hanno già montato batterie allo stato solido sulle loro auto elettriche e le stanno testando in condizioni reali.

Quando arriveranno, regaleranno vantaggi evidenti. Le materie allo stato solido, infatti, hanno una densità energetica maggiore, si ricaricano più in fretta, durano più a lungo e sono anche più sicure. 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.

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.

Per ora siamo allo stato semisolido

Al momento nessun costruttore di automobili ha ancora messo in commercio una vettura 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.

Altre stanno lavorando sulla stessa tecnologia, che rappresenta una sorta di anello di congiunzione ideale tra gli accumulatori attuali e quelli del futuro. 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.

A che punto siamo

Mercedes (che lavora anche con ProLogium), come detto, ha appena annunciato di aver montato una batteria con celle allo stato solido prodotte da Factorial su una EQS e di aver iniziato a testare la tecnologia su strada. A proposito di Factorial, l’azienda americana è sostenuta anche da Hyundai e Stellantis e si pensa che sarà pronta a mettere in commercio i suoi prodotti già entro la fine del 2026.

Poco dopo, nel 2027, BYD avvierà la produzione di batterie allo stato solido. Inizialmente la Casa cinese aveva detto che le avrebbe commercializzate intorno al 2030, ma di recente ha affermato di aver accelerato per battere la concorrenza sul tempo. Hyundai però sta andando ancora più veloce. La Casa coreana infatti a marzo inaugurerà un impianto produttivo nuovo di zecca.

Toyota, che ha in atto una vera e propria rivoluzione tecnologica nel campo delle batterie, le avrà nel 2027. Anche Nissan si è prefissata questo orizzonte temporale. Ma c’è chi farà prima: Volkswagen, che collabora con QuantumScape, potrebbe presentarle nel 2026. BMW e Ford, che hanno investito pesantemente su Solid Power, hanno già iniziato la sperimentazione dei prototipi pur non avendo dichiarato un orizzonte temporale preciso sulla commercializzazione. E così tante altre.

Ultima, in ordine di tempo, un'altra Casa cinese: Dongfeng. Con il brand premium Voyah dedicato alla mobilità elettrica ha appena annunciato una batteria allo stato solido di terza generazione da 300 Wh/kg e che si ricarica a 5C.

La batteria cell to pack di Tesla con celle cilindriche 4680

Tesla non ci crede (ancora)

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.