Batterie allo stato solido? Non ancora: prima gli anodi in silicio
General Motors punta su questa chimica per aumentare autonomia, velocità di ricarica e sicurezza delle auto elettriche fino al 2030
Da anni, le batterie allo stato solido per auto elettriche monopolizzano l'attenzione degli addetti ai lavori. La maggior parte dei costruttori, però, concorda sul fatto che la commercializzazione comincerà non prima della fine del decennio.
Nel frattempo, saranno altre le chimiche su cui puntare. Compresa una versione evoluta delle attuali celle agli ioni di litio.
«Riteniamo che il silicio sia la prossima tecnologia per l’anodo», dichiara Kurt Kelty, vicepresidente batterie e sostenibilità di General Motors, in un’intervista a InsideEVs US tenuta durante la GM Empower Conference della scorsa settimana a San Francisco.
Amprius Technologies: celle per batterie agli ioni di litio con anodo in silicio
I vantaggi del silicio
L’obiettivo è lo stesso: garantire più autonomia, velocità di ricarica e sicurezza. E l’anodo può contribuire. Ma di cosa si tratta precisamente? Di un componente critico delle batterie, che immagazzina gli ioni durante la carica e li rilascia durante la scarica.
Oggi sono quasi universalmente realizzati in grafite, materiale legato a un’attività estrattiva costosa e con criticità ambientali, con oltre il 90% della lavorazione concentrata in Cina. I produttori continuano a usarla perché mantiene le batterie stabili e con un’elevata densità energetica.
Ma riducendo la quantità di grafite nell’anodo e aumentando quella di silicio, si migliorano comunque le prestazioni. Una certa quota di grafite rimane comunque necessaria per gestire il rigonfiamento che si verificherebbe con un anodo in silicio puro.
L'allontanamento dagli anodi in sola grafite è già in corso. Le batterie con anodo al silicio alimentano, per esempio, gli smartphone di fascia alta e stanno per essere adattate all'automotive.
Batteria con anodo in silicio Group14
«Siamo sicuramente molto avanti sul silicio», continua Kelty.
«Ciò che vedrete nel breve-medio termine è l’adozione di anodi al silicio in percentuali maggiori».
GM non specifica a che punto sia lo sviluppo degli anodi al silicio, né quali miglioramenti in termini di autonomia o ricarica siano attesi. Ma diverse startup del settore ne chiariscono i vantaggi.
La californiana Amprius Technologies sostiene che un’auto elettrica con 499 km di autonomia e un pacco tradizionale arriverebbe a 924 km, mentre Sila, altra azienda statunitense, afferma che i suoi anodi ad alto contenuto di silicio possono aumentare l’autonomia del 20% senza incrementare le dimensioni del pacco.
Stabilimento statunitense di batterie con anodo in silicio di Sila a Moses Lake, Washington.
A rendere interessanti gli anodi al silicio è la tempistica di sviluppo rispetto alle batterie allo stato solido. Alcune celle di fascia alta con anodo al silicio, infatti, sono già in produzione.
Già su strada
La hypercar McMurtry Spéirling, finita sotto i riflettori per l’aerodinamica a effetto suolo e la prova da record al Goodwood Festival of Speed, utilizza batterie della taiwanese Molicel, che impiegano anodi al silicio di Group14. Il risultato: una potenza di scarica sufficiente a lanciare la vetturona fino a 97 km/h in soli 1,55 secondi e coprire il quarto di miglio in 8 secondi.
Mercedes, dal canto suo, ha installato anodi contenenti silicio nella nuova AMG GT, sbloccando prestazioni di ricarica estreme. La Casa dichiara di passare dal 10% all’80% in 11 minuti al picco di ricarica da 600 kW.
Pacco batterie per veicoli elettrici Ultium di GM.
La sfida è produrre queste batterie su larga scala, ridurre i costi e installarle su modelli più accessibili, non solo su auto ad alte prestazioni. E i lavori sono già in corso.
Lo stabilimento di Sila negli Stati Uniti, a Moses Lake (Washington), è operativo con una capacità iniziale sufficiente ad alimentare 50.000 veicoli elettrici all’anno. Ha inoltre siglato accordi di fornitura con Mercedes e Panasonic, principale fornitore di batterie per Tesla. Se la domanda crescerà, la società potrebbe espandere l’impianto e produrre materiali per anodi destinati a 2,5 milioni di auto elettriche.
Anche la statunitense Group14 ha avviato la produzione di materiali per batterie con anodo al silicio nello stabilimento in Corea del Sud. Lo scorso anno ha ottenuto la piena proprietà dell’impianto in joint venture con SK Inc. e ora produrrà fino a 10 GWh di materiali per batterie, sufficienti ad alimentare oltre 100.000 auto elettriche.
Cella batteria LMR prismatica di General Motors.
In futuro, non solo silicio
Kelty aggiunge poi che GM continuerà a lavorare su più chimiche, abbinando la batteria giusta all’applicazione giusta.
Il costruttore sta sviluppando una batteria agli ioni di litio ricca di manganese, più economica, per grandi veicoli come SUV e pick-up elettrici in arrivo nel 2028. Utilizza già batterie ad alto contenuto di nichel per la maggior parte della gamma e celle al litio-ferro-fosfato (LFP) sulla Chevy Bolt. Ha inoltre annunciato lo sviluppo di batterie agli ioni di sodio per sistemi di accumulo energetico. E lo stato solido? GM lavora anche a quello.
«Abbiamo un certo numero di prototipi allo stato solido in laboratorio. Dobbiamo sapere qual è la tecnologia migliore».
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