Le pile usa e getta diventano catodi per auto elettriche

Ecco cosa dice una ricerca su nuovi catodi al manganese per batterie EV più sostenibili

Foto di: Motor1 Italia visual (AI-assisted)

Eleonora Lilli

Di: Eleonora Lilli

10 set alle 17:00

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Il riciclo delle batterie al litio funziona quasi sempre allo stesso modo: si dissolve tutto e si ripartono da zero. Un filone di ricerca sta invece dimostrando che i catodi delle vecchie pile Li/MnO₂, quelle a bottone o cilindriche non ricaricabili, possono diventare direttamente il materiale di partenza per nuovi catodi spinello-stratificati a base di ossido di manganese di litio.

La differenza rispetto al riciclo tradizionale è la struttura cristallina: invece di distruggerla per poi ricostruirla, il processo la ripara e la riconverte. È lo stesso principio del riciclo diretto già applicato ad altre chimiche, che ripara vacanze di litio e difetti reticolari senza il costo energetico di una risintesi completa da zero.

Riciclo avanzato delle batterie EV e ruolo del manganese

Il riciclo delle batterie per auto elettriche oggi si divide in due strade principali. Quello pirometallurgico fonde il materiale ad alta temperatura, e nei processi tradizionali molti metalli leggeri come litio e alluminio finiscono in scorie poco valorizzate, anche se schemi industriali integrati con fasi idrometallurgiche recuperano ormai una parte crescente di questi elementi. Quello idrometallurgico consente di estrarre selettivamente litio, cobalto, nichel e manganese, con emissioni dirette più basse rispetto alla fusione.

Confronto visivo dei tre metodi di riciclo delle batterie per auto elettriche: la fusione ad alta temperatura (pirometallurgia, in alto), l'estrazione chimica selettiva dei metalli (idrometallurgia, al centro) e la rigenerazione diretta della struttura atomica del catodo (in basso).

Foto di: Motor1 Italia visual (AI-assisted)

Il riciclo diretto del catodo è la terza via, più recente: non dissolve il materiale ma ne ripara i difetti, tra cui il cosiddetto cation mixing, cioè lo scambio indesiderato di posizione tra ioni diversi nel reticolo. Il materiale torna così in servizio senza passare per una nuova sintesi chimica completa, con un risparmio energetico che il riciclo idrometallurgico non riesce a garantire.

Su questo fronte si muovono anche altri gruppi di ricerca: un team sudcoreano ha messo a punto un processo che separa completamente i collettori di corrente dal materiale catodico usando diethylene glycol e un riscaldamento a 130 °C. Una soluzione a base di glycolaldehyde indebolisce invece l'adesione tra catodo e collettore, e un altro pretrattamento decisivo per il riciclo delle batterie EV mostra quanto conti la fase preliminare di separazione dei materiali.

Cosa cambia per i nuovi catodi

Il vantaggio è che si parte da pile usa e getta che oggi vengono recuperate poco per ottenere materiali che possono essere utilizzati nelle nuove batterie per auto elettriche. Il manganese, inoltre, è più abbondante e più facilmente reperibile rispetto a nichel e cobalto, e questo potrebbe aiutare a ridurre il costo delle batterie e la loro dipendenza da materie prime più difficili da trovare.

Sul fronte accademico, Seoul National University e LG Energy Solution stanno lavorando parallelamente su batterie LMR a basso costo per veicoli elettrici, segno che l'interesse industriale verso queste chimiche non è isolato. Il vantaggio ambientale si somma a quello economico: mantenere la struttura cristallina invece di rifonderla riduce sia i consumi energetici del processo sia l'impronta di carbonio complessiva del materiale rigenerato, un tema centrale anche per chi lavora al recupero dei catodi al litio nelle batterie EV più longeve.

La scalabilità industriale resta il nodo da sciogliere ed è anche il terreno su cui interviene il Regolamento (UE) 2023/1542: dal 18 agosto 2031 le batterie EV dovranno rispettare soglie minime obbligatorie di contenuto riciclato pari al 6% per il litio e al 16% per il cobalto, con requisiti analoghi per nichel e piombo.

La Commissione europea ha aperto il 12 agosto 2026 una consultazione, chiusa il 9 settembre, su un progetto di regolamento delegato che definisce la metodologia di calcolo e verifica di questo contenuto riciclato: un passaggio che condizionerà anche come si certifica il contenuto riciclato con brevetti come EcoCathode.