Cos'è il litio e perché è fondamentale per le auto elettriche

Prima che John B. Goodenough creasse la batteria ricaricabile agli ioni di litio nel 1980, non c'era molto interesse per il litio. A metà del decennio successivo, la batteria agli ioni di litio è diventata la soluzione ideale per l'alimentazione dei dispositivi elettronici e la domanda di questo elemento è salita alle stelle.

Oggi il litio è il componente principale delle batterie che alimentano non solo l'elettronica di consumo, ma anche un numero crescente di auto elettriche e di sistemi stazionari di accumulo dell'energia.

• Perché si usa il litio nelle batterie
• Quali tipi di batterie al litio esistono
• Come si estrae il litio
• Quali sono i Paesi che producono più litio
• Quanto litio viene prodotto
• Da cosa dipende il costo del litio
• C'è abbastanza litio per il futuro dei veicoli elettrici?

Perché si usa il litio nelle batterie

Il litio è l'elemento scelto per le batterie ad alta densità dei veicoli elettrici ricaricabili perché ha il più alto rapporto carica-peso, il più alto potenziale elettrochimico (cioè può sopportare la tensione più alta) e la più alta velocità di ricarica.

È anche il più leggero tra i metalli più comunemente utilizzati nelle batterie (gli altri sono nichel, cobalto, manganese, vanadio e piombo) e il migliore per quanto riguarda il numero di cicli di carica e scarica che può sopportare senza perdere capacità.

Litio metallico

InsideEVs

Quali tipi di batterie al litio esistono

Esistono diversi tipi di batterie EV agli ioni di litio con diverse chimiche. La maggior parte degli anodi è costituita da grafite, mentre i catodi sono costituiti da litio mescolato ad altri metalli in proporzioni variabili.

Le più popolari sono NMC (nichel manganese cobalto), NCA (nichel cobalto ossido di alluminio) o LFP (litio ferro fosfato). Anche le batterie allo stato solido, che si prevede saranno la prossima grande novità nel mondo dei veicoli elettrici, utilizzeranno il litio.

Come si estrae il litio

Il litio è un metallo con una leggera finitura argentea che ha la stessa consistenza del formaggio. Allo stato puro, si può tagliare con un coltello. Ha uno dei punti di fusione più bassi di tutti i metalli, a 356 °F o 180,5 °C. In natura è meno abbondante di altri metalli e, anche nei luoghi in cui si trova, la sua concentrazione è solitamente bassa. Il minerale estratto deve essere sottoposto a vari processi prima di ottenere composti di litio utilizzabili.

Il Servizio Geologico degli Stati Uniti (USGS) stima che la Terra abbia riserve di circa 88 milioni di tonnellate di litio. Solo circa un quarto di queste riserve di litio sono attualmente considerate economicamente valide per l'estrazione. Tuttavia, con il miglioramento della tecnologia e della nostra capacità di rilevare il litio in natura, ci aspettiamo che un numero maggiore di depositi diventi redditizio.

Benchmark Minerals afferma che circa il 60% di tutto il litio estratto proviene da rocce dure, il che significa che viene estratto in modo simile alla maggior parte degli altri metalli. Le rocce contenenti litio vengono estratte, poi frantumate e il litio e gli altri minerali utili vengono separati e inviati a un'ulteriore raffinazione.

Il minerale di silicato duro contenente litio è noto come spodumene, viene raffinato in un concentrato che viene poi inviato in tutto il mondo, dove viene utilizzato nella produzione di batterie agli ioni di litio.

Il resto del litio che costituisce l'offerta globale proviene dalle salamoie, dove si trova sotto forma di cloruro di litio. Il processo di recupero della salamoia di litio è più semplice e prevede il pompaggio dell'acqua ricca di minerali (salamoia) - che può trovarsi in superficie o nel sottosuolo - in piscine dove evapora lentamente per diversi mesi, lasciando alla fine il litio e altri minerali che vengono raccolti e lavorati. Il prodotto risultante è il carbonato di litio, che viene inviato agli impianti di produzione di batterie, dove viene utilizzato nel catodo e nell'elettrolita della batteria.

Tra i due processi, l'estrazione del litio dalle rocce è molto più dispendiosa dal punto di vista energetico, ma si prevede che questo processo costituirà la maggior parte della produzione di litio, dato che nelle rocce c'è più litio che nella salamoia. Il litio è presente anche nell'acqua degli oceani, ma in quantità molto inferiori rispetto ad altri ioni come il sodio e attualmente non vale la pena estrarlo.

Quali sono i Paesi che producono più litio

Secondo il MIT Climate Portal, il Cile, che estrae il litio principalmente dalle salamoie, era il leader mondiale della produzione di litio. Ora è stato superato dall'Australia, dove il litio viene estratto dalle rocce.

La Cina è terza e la sua produzione sta aumentando più rapidamente di quella cilena, quindi è probabile che tra qualche anno salga al secondo posto. L'Argentina è al quarto posto, seguita dal Brasile, che insieme producono più litio del resto del mondo. 

Negli Stati Uniti, la California dovrebbe diventare la centrale di produzione di litio del Paese. Ha risorse sufficienti per circa 300 milioni di veicoli elettrici.

Tutti questi paesi produttori di litio hanno in programma di aumentare la produzione e stanno cercando di soddisfare il crescente fabbisogno globale, stimolato dalla crescita del mercato dei veicoli elettrici e dell'elettronica di consumo. 

Gli impianti di produzione di batterie (la maggior parte dei quali si trova in Cina) ottengono il litio sotto forma di quello che viene genericamente chiamato carbonato di litio equivalente (LCE), indipendentemente dal metodo di ottenimento. Lo raffinano ulteriormente per utilizzarlo nelle celle delle batterie.

Quanto litio viene prodotto

La produzione globale di litio è cresciuta negli ultimi tre decenni, a volte un po' troppo rapidamente. Nel 1995 era di appena 9.500 tonnellate metriche, nel 2021 ha superato per la prima volta le 100.000 tonnellate metriche e nel 2023 ha registrato la produzione annuale più alta, con 180.000 tonnellate metriche.

Secondo la BP's 2022 Statistical Review of World Energy, circa il 74% del litio estratto quell'anno è stato destinato alle batterie, mentre il 14% è stato utilizzato per vetro e ceramica e il restante 12% è stato destinato ad altri usi, come la produzione di lubrificanti o di alluminio.

Da cosa dipende il costo del litio

La quantità media di litio per pacco oggi è inferiore a quella di dieci anni fa e continuerà a diminuire con il continuo miglioramento della tecnologia delle batterie EV. Il litio è anche un elemento abbastanza abbondante ma a far lievitare il costo sono i processi necessari per estrarlo dal minerale e dalla salamoia e per trasportarlo in tutto il mondo, nonché la capacità limitata degli attuali impianti di estrazione e raffinazione.

Il litio è attualmente valutato a circa 15.500 dollari per tonnellata metrica sotto forma di carbonato in Cina, dove la maggior parte di esso viene utilizzato per produrre batterie per l'elettronica e per i veicoli elettrici. Si tratta di circa il 10% in più rispetto al 2023 e Mining.com stima che il suo prezzo continuerà a salire costantemente, raggiungendo circa 20.000 dollari nel 2025.

Tuttavia, in passato era molto più costoso, con un massimo storico di oltre 74.000 dollari dopo un'improvvisa impennata dei prezzi causata da un grave deficit di approvvigionamento nel 2022.

C'è abbastanza litio per il futuro dei veicoli elettrici?

Con l'aumento delle stime sulla quantità di litio presente sul nostro pianeta e la diminuzione della quantità necessaria per ogni veicolo elettrico, non esiste una risposta definitiva alla domanda su quanti EV abbiamo abbastanza litio.

Con i dati di cui disponiamo oggi (88 milioni di tonnellate metriche di litio e 8 kg per EV), la semplice matematica ci dice che le risorse conosciute dovrebbero essere sufficienti per 11 miliardi di EV, però non tutti gli 88 milioni di tonnellate saranno estratti. È probabile che vengano scoperti altri giacimenti e la quantità necessaria per ogni veicolo sta diminuendo.

Inoltre, alcuni progressi tecnologici nel campo delle batterie potrebbero ridurre drasticamente il fabbisogno di litio. Anche le innovazioni nel campo del riciclaggio del litio, del suo recupero e riutilizzo dovrebbero aumentare notevolmente l'offerta. Ciò contribuirà a ridurre la necessità di estrarlo e di smaltirlo, due attività che comportano costi ambientali. Ma con quello che è disponibile ora, abbiamo ancora molto litio per alimentare la nostra transizione verso i veicoli elettrici.

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