La rivoluzione delle batterie con anodi in silicio è vicina

Arriveranno prima delle batterie allo stato solido e promettono maggiori velocità di ricarica e più densità energetica

Silicon EV Batteries

Foto di: InsideEVs

Di: Peter Holderith

Tradotto da: Francesco Barontini

11 nov 2024 alle 10:56

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Gli automobilisti vogliono sempre le stesse cose quando si parla di auto elettriche: ricarica più rapida e maggiore autonomia per i loro veicoli elettrici. Fortunatamente, la prossima generazione di batterie esiste già. Si basa sullo stato solido ed è già in fase di industrializzazione.

Le aziende che operano in questo campo inviano alle Case automobilistiche quantità sempre maggiori di campioni destinati alla produzione e, con l'arrivo di questa tecnologia, le prestazioni faranno effettivamente un salto in avanti. Tuttavia, aspettando lo stato solido, la ricerca sulle batterie agli ioni di litio convenzionali è tutt'altro che morta. Una delle soluzioni tecniche più interessanti riguarda gli anodi ad alto contenuto di silicio, che promettono bene, ma hanno dei limiti da superare.

Il compromesso tra potenza e densità

Facciamo un passo indietro. Attualmente quasi tutte le batterie agli ioni di litio in circolazione hanno anodi fatti di grafite, che è l'unico materiale anodico utilizzato finora. L'aggiunta di silicio cambia notevolmente le caratteristiche della cella. Il grande vantaggio degli anodi ad alto contenuto di silicio non è solo una maggiore densità energetica, ma anche una maggiore potenza nei cicli di carica e scarica.

La nuova Mercedes-Benz Classe G elettrica è dotata di celle anodiche al silicio della Sila Nanotechnologies.

Ma questa è la teoria. Alcune aziende dichiarano di aver ottenuto migliorie davvero consistenti in termini di potenza e di densità energetica, ma le celle al silicio disponibili in commercio non sembrano essere così rivoluzionarie come si dice. Almeno, non ancora. Finora è più un lavoro sul compromesso: se vuoi tanta densità energetica guadagni poco in termini di potenza di ricarica e viceversa.

A che punto siamo davvero

Un'azienda come Amprius sta producendo celle con anodi di silicio che hanno prestazioni migliori di quelle con anodi tradizionali in grafite, ma non sono prodotti rivoluzionari. Anche perché stiamo parlando di celle a sacchetto, che hanno bisogno di una struttura esterna più complessa per funzionare in modo ottimale: una volta inserite all'interno di una batteria, quella batteria non avrà una densità energetica impressionante.

Molicel, altra azienda che lavora nel campo dello stato solido, sta registrando incrementi di energia di circa il 20% e notevoli aumenti di potenza. In questo caso stiamo parlando di celle nel classico formato cilindrico 21700 che dovrebbero arrivare sul mercato all'inizio del prossimo anno. Le celle attuali prodotte dall'azienda taiwanese registrano potenze e capacità nella gamma delle attuali celle ad alte prestazioni, ma con notevoli miglioramenti nella durata del ciclo. A titolo di riferimento, l'attuale generazione di celle ad alta potenza di Molicel è utilizzata nel McMurtry Spéirling, uno dei veicoli elettrici di serie più veloci al mondo.

Il McMurtry Speirling, le cui versioni sono alimentate dalla cella cilindrica P50B di Molicel.

In generale, le aziende che lavorano nel campo delle celle con anodi in silicio si concentrano più sui vantaggi in termini di potenza che di densità energetica. Ma in futuro si riuscirà a produrre batterie che saranno in grado di offrire vantaggi evidenti in entrambi i campi. E, secondo le previsioni, le batterie con anodi in silicio arriveranno prima di quelle allo stato solido. Quindi, in attesa di quella grande rivoluzione, si potrebbe assistere a una rivoluzione un po' più contenuta, ma altrettanto significativa.

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