Questa batteria allo stato solido ricarica in 5 minuti, ma...
Gli esperti sostengono che le prestazioni degli accumulatori Donut Lab non siano replicabili in strada, fuori dal laboratorio
Ci è voluto del tempo prima che la startup finlandese Donut Lab pubblicasse prove a sostegno delle sue affermazioni: aver sviluppato la prima batteria allo stato solido per auto elettriche pronta alla produzione.
L’annuncio fatto al Consumer Electronics Show (CES) di gennaio è stato accolto da un’ondata di scetticismo. L’azienda ha poi reagito con una serie di test indipendenti per dimostrare la validità della propria tecnologia, incaricando il centro di ricerca statale finlandese VTT Technical Research Centre of Finland di verificare le prestazioni di ricarica della sua cella. I dati sembrano impressionanti e confermano almeno una delle promesse dell’azienda. Allo stesso tempo, però, omettono diversi dettagli che gli esperti considerano fondamentali.
I test non chiariscono, infatti, se le celle di Donut siano davvero allo stato solido. «Chi non rivela la chimica non può essere preso sul serio», dichiara via email Shirley Meng, professoressa alla Pritzker School of Molecular Engineering dell’Università di Chicago.
Recap
Prima di analizzare cosa mostrano (e non mostrano) i test, vale la pena ricordare le affermazioni di Donut Lab. La startup, che non vanta precedenti nella produzione di batterie, sostiene di aver battuto sul tempo grandi costruttori e produttori di celle come Toyota, BYD e CATL nella corsa alle batterie allo stato solido.
Verge Motorcycles TS Pro
Secondo l’azienda, la sua batteria — che sarà installata sulle moto elettriche di Verge Motorcycles nel primo trimestre di quest’anno — è in grado di ricaricarsi in 5 minuti, resistere a 100.000 cicli e offrire una densità energetica di 400 Wh/kg, restando al contempo immune alle fughe termico. I test di VTT confermano effettivamente capacità di ricarica ultra-rapide, ma non affrontano molte delle altre promesse incluse in questa affermazione così ambiziosa.
VTT ha condotto in totale sette test di ricarica su una cella pouch da 94 wattora. Quattro di questi prevedevano la ricarica a tassi di 5C e 11C. Un tasso di 1C indica una ricarica completa in un’ora; 2C in 30 minuti; 5C è cinque volte più rapido del riferimento a un’ora. Nel test a 5C, la cella è stata ricaricata a 130 ampere e 4,3 volt.
Cella a sacchetto allo stato solido di Donut Lab con dissipatori di calore su entrambi i lati.
In queste condizioni ha raggiunto l’80% ii carica n meno di 10 minuti e il 100% in circa 13 minuti, con una temperatura massima di appena 47 °C. Il test a 11C è risultato in linea con le affermazioni di Donut Lab: l’80% è stato raggiunto in 4,6 minuti e la carica completa in meno di 8 minuti, con una temperatura di appena 63 °C.
Entrambi i test sono stati eseguiti utilizzando dissipatori di calore su uno o due lati, per simulare una gestione termica realistica che consenta la dispersione del calore in eccesso sotto elevati carichi di tensione e corrente. Nella pratica, i produttori di batterie utilizzano sistemi di raffreddamento attivo più sofisticati a livello di pacco. In questo senso, semplici dissipatori rappresentano uno scenario vicino al caso peggiore.
I risultati mostrano quindi che la cella di Donut Lab può effettivamente ricaricarsi a velocità estremamente elevate, sia fino all’80% che fino al 100%. Se un’auto elettrica potesse davvero ricaricarsi all’80% in meno di 5 minuti, sarebbe la rivoluzione dell’intero settore, rendendo il “rifornimento” elettrico rapido quanto fare benzina. Verrebbe eliminato uno dei principali ostacoli all’adozione delle auto elettriche: le soste di ricarica rapida che oggi durano in genere dai 20 ai 40 minuti.
Ok in laboratorio, ma in strada?
Gli esperti avvertono però che i test di laboratorio su una singola cella dicono poco su come si comporterebbe un intero pacco batterie nel mondo reale.
«Un valore di 11C su scala di laboratorio non è qualcosa di unico», spiega Meng. «Il mio laboratorio ha dimostrato 20C su celle da laboratorio, ma questo non significa che il risultato sia trasferibile a livello di pacco nella realtà».
Inoltre, alcune dimostrazioni di ricarica rapida in laboratorio non dimostrano come una batteria si comporterà su qualcosa che si avvicini ai 100.000 cicli dichiarati da Donut Lab. La ricarica ultra-veloce con degradazione minima è rilevante solo se può essere ripetuta per tutta la vita utile di un veicolo.
«Il tasso di ricarica a 11C è un indicatore promettente per le batterie allo stato solido», aggiunge Jiayan Shi, analista di BloombergNEF specializzato in elettrochimica.
«Ma anche la velocità di scarica e la capacità di mantenimento nel tempo saranno altrettanto cruciali, perché influenzano direttamente l’utilizzo della batteria nel mondo reale».
Un dettaglio interessante emerso dai test è che la cella ha funzionato meglio quando le è stato permesso di scaldarsi di più. Utilizzando meno raffreddamento (un dissipatore invece di due), la temperatura è salita fino a 90 °C. Secondo VTT, questo ha ridotto la resistenza interna e consentito una ricarica più rapida.
Le batterie agli ioni di litio tradizionali, al contrario, soffrono generalmente le alte temperature. Quando si scaldano troppo, perdono efficienza e possono diventare instabili o subire danni permanenti. Gli studi indicano che l’intervallo ideale di funzionamento per le batterie agli ioni di litio attuali è compreso tra 25 e 40 °C.
Senza una conferma sulla tecnologia di base utilizzata da Donut, resta aperta la questione se le prestazioni della cella derivino da una chimica radicalmente nuova o da una raffinata ottimizzazione di tecnologie esistenti. Vale la pena ricordare che le più recenti batterie LFP di CATL sono in grado di ricaricarsi con picchi di 12C, e che la batteria LFP a ricarica in 5 minuti di BYD, testata da InsideEVs lo scorso anno in Cina, raggiunge i 10C. Anche le batterie agli ioni di litio, quindi, stanno diventando sempre più capaci di ricariche ultra-rapide.
Donut Lab è sotto critica fin dalla presentazione iniziale delle celle, avvenuta senza la diffusione di dettagli tecnici significativi. L’azienda ha successivamente ammesso che la copertura mediatica negativa ha reso più difficile raccogliere i capitali necessari per scalare la produzione. La risposta sembra ora essere una strategia comunicativa ricalibrata: un rilascio lento e graduale di informazioni nel tempo, accompagnato da un video provocatorio che ribadisce tutte le sue affermazioni.
Per il momento, Donut Lab afferma che pubblicherà ulteriori risultati di test indipendenti nelle prossime settimane. Quando arriveranno, gli aspetti da osservare con maggiore attenzione saranno la chimica della batteria, eventuali dati sulla densità energetica e prove della durata nel lungo periodo.
Fino ad allora, questi risultati restano interessanti, ma non definitivi.
A proposito di batterie allo stato solido per auto elettriche
Consigliati per te
Le batterie agli ioni di sodio sono pronte: parola di CATL
Il Tesla Semi entra in produzione (per davvero)
Le (più economiche) batterie al sodio di CATL arrivano quest'anno
Molte più auto elettriche Hyundai avranno il cambio marce simulato
La nuova batteria LFP di CATL surclassa la concorrenza
Perché la Tesla Model Y L potrebbe arrivare in Europa
L'autonomia della nuova BMW i7? Merito delle celle cilindriche