Anche General Motors accelera sulle batterie allo stato solido

General Motors lavora a vari tipi di batterie con l’obiettivo di superare gli ostacoli che frenano l’adozione dei veicoli elettrici: autonomia, velocità di ricarica e costi. Tra queste ci sono le celle allo stato solido.

«Il nostro team di R&D continua a esplorare attivamente diverse tecnologie allo stato solido (SSB), siano esse completamente solide, a base di solfuri, ossidi o ceramiche», spiega Kushal Narayanaswamy, direttore dell’ingegneria avanzata delle celle per GM, intervistato da InsideEVs. «Stiamo valutando anche la chimica al sodio-ione», aggiunge.

Perché servono le SSB

La batteria ad alta tensione rappresenta oggi il componente più costoso e strategico di un veicolo elettrico. La sua architettura e le capacità di carica/scarica determinano direttamente l’autonomia e le prestazioni del mezzo. Ed è proprio il costo elevato delle batterie a mantenere il prezzo medio degli EV ancora superiore di circa 9.600 dollari rispetto ai modelli a benzina (dati di Cox Automotive aggiornati a maggio).

I costruttori e le aziende specializzate cercano soluzioni che permettano di abbassare i costi, aumentare l’autonomia e migliorare la sicurezza rispetto alle celle agli ioni di litio convenzionali. GM si muove su più fronti: da un lato prosegue lo sviluppo dei motori a combustione di nuova generazione, dall’altro investe in tecnologie EV con l’ambizione di guidare il mercato. Insieme a LG Energy Solution, è oggi il maggior produttore di celle per batterie in Nord America, superando perfino Tesla. I dirigenti GM affermano di poter produrre celle a un costo inferiore rispetto ai principali concorrenti.

La piattaforma Ultium di General Motors

Cosa fa GM

Nel cuore di questo sforzo c’è il Wallace Battery Cell Innovation Center di GM, a Warren, nel Michigan, aperto nel 2022. Guidato da Narayanaswamy, il centro rappresenta una delle armi meno visibili ma più strategiche di GM per accelerare lo sviluppo e la scalabilità delle nuove chimiche.

Tradizionalmente, le Case auto si sono affidate a fornitori esterni per le celle, ma questo paradigma sta cambiando. Dopo l’esempio di Tesla, che ha internalizzato lo sviluppo delle batterie nel 2016 con Panasonic, anche GM sceglie di esercitare un controllo diretto sull’intera catena: dalla selezione delle materie prime alla progettazione delle celle e la loro integrazione nei veicoli.

Un caso emblematico è lo sviluppo delle celle ricche di manganese e litio (LMR): GM ne ha già testate 300, in 18 varianti, costruite interamente in house prima di avviare la fase di produzione industriale con LG Energy Solution. Il Wallace Center consente non solo la prototipazione rapida e l'internalizzazione delle competenze, ma anche una collaborazione più efficiente con i fornitori.

Il centro permette poi una maggiore flessibilità nell’adattamento delle celle di grande formato a una vasta gamma di chimiche e formati. L’approccio “off-the-shelf” lascia spazio a un ecosistema di innovazione guidato direttamente dal costruttore. «Questa forza di R&D interna ci consente di esplorare anche tecnologie come lo stato solido e il sodio-ione», sottolinea Narayanaswamy.

Attualmente, General Motors lavora su sette diverse chimiche per anodi e catodi, comprese varianti a base di nichel già in uso e le nuove celle LMR.

Tra le soluzioni emergenti, le batterie al sodio-ione guadagnano attenzione come alternativa economica. Nonostante una densità energetica inferiore, evitano l’impiego di terre rare, sono più sicure e resistono meglio alle basse temperature. Il sodio, infatti, è circa 400 volte più abbondante del litio e costa appena 150 dollari a tonnellata, contro i circa 5.000 del litio.

Nel 2024, la Cina è diventata il primo Paese a introdurre una batteria al sodio-ione su un’auto elettrica di serie: la compatta JAC Yiwei 3, dotata di una batteria da 23,2 kWh e un’autonomia CLTC di 230 km. CATL, gigante cinese delle batterie, ha svelato a inizio anno le sue prime celle al sodio-ione per applicazioni sia a bassa che ad alta tensione, con pacchi in grado di offrire fino a 500 km (310 miglia) di autonomia e prestazioni stabili anche a -40 °F.

Il vero boom del sodio-ione, però, si registra nel settore delle due ruote elettriche, dove il compromesso sulla densità è più che accettabile a fronte di costi contenuti. «Abbiamo il know-how tecnico», assicura Narayanaswamy. «Il tema è piuttosto legato alla supply chain e all’identificazione dell’applicazione giusta».

All’estremo opposto dello spettro tecnologico, le batterie allo stato solido garantiscono densità energetica e prestazioni superiori a quasi tutte le chimiche attuali. Invece dell’elettrolita liquido tipico delle celle agli ioni di litio, usano un materiale solido – solitamente ossidi, solfuri o polimeri – che migliora sicurezza, velocità di ricarica e durata. Non a caso, nel settore si parla spesso dello stato solido come del "Santo Graal" delle batterie.

Dodge Charger Daytona EV di Stellantis, che monterà batterie allo stato solido

Foto di: InsideEVs

I problemi

La produzione su scala rimane però complessa. BMW e Mercedes hanno già testato batterie allo stato solido su prototipi, Toyota prevede di introdurle su un ibrido entro il decennio e Stellantis inizierà le prove su una Dodge Charger Daytona nel 2025. Intanto, diversi modelli elettrici in Cina montano celle semi-solide, con elettrolita in gel: una tappa intermedia prima del passaggio al solido puro.

GM non ha ancora annunciato piani concreti per la commercializzazione, ma la tecnologia è “attivamente esplorata” nei laboratori, conferma Narayanaswamy.

Il costruttore sta inoltre portando avanti test su anodi in silicio di grande formato presso il Wallace Center. A differenza degli anodi convenzionali in grafite, il silicio permette una maggiore densità di energia e prestazioni di ricarica superiori. Finora è stato impiegato solo in piccole percentuali, ma GM punta a un’integrazione più ampia già nei prossimi modelli.

I primi risultati tangibili arriveranno nel 2028, quando GM prevede di lanciare le sue nuove celle prismatiche LMR su un pickup elettrico: autonomia superiore a 400 miglia, peso ridotto di centinaia di libbre e un costo in linea con le attuali celle LFP.

Per quanto riguarda le altre chimiche, servirà ancora tempo prima che siano pronte per l’adozione su larga scala. Ma GM non intende rallentare, neppure in un contesto politico incerto. Narayanaswamy ribadisce l’impegno della Casa, anche se negli Stati Uniti l’amministrazione Trump tenta di smantellare i programmi di transizione energetica dell’era Biden, inclusi gli incentivi per veicoli elettrici e gli standard ambientali.

«Indipendentemente da cosa accadrà sul fronte delle policy, la nostra attività in Ricerca e Sviluppo non si fermerà», conclude.

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