Il componente invisibile che sta cambiando le batterie delle EV

L'elettrolita è al centro dello sviluppo di anodi al silicio e batterie allo stato solido

Foto di: Motor1 Italia visual (AI-assisted)

Eleonora Lilli

Di: Eleonora Lilli

27 set alle 07:00

Aggiungi InsideEVs alle fonti preferite su Google

La batteria di un'auto elettrica non è un semplice serbatoio di energia e, soprattutto, non rimane uguale per sempre. Con il tempo perde parte della sua capacità perché al suo interno gli ioni di litio si spostano continuamente tra due elettrodi, l'anodo e il catodo. A permettere questo movimento è l'elettrolita, il materiale che si trova tra i due e che può essere liquido, solido o avere una consistenza intermedia.

Ed è proprio qui che si gioca una parte importante del futuro delle batterie. Le nuove tecnologie, dagli anodi al silicio fino alle batterie a stato solido, cercano anche di ripensare questo elemento per ottenere più autonomia, ricariche più rapide e maggiore sicurezza.

Non è però una rivoluzione che arriverà dall'oggi al domani: per alcune soluzioni servirà ancora tempo per la produzione su larga scala. Le batterie semisolide, invece, come sappiamo hanno già iniziato a uscire dai laboratori e sono state utilizzate su alcune auto di serie, soprattutto in Cina.

Perché l'elettrolita decide le prestazioni della batteria

Nelle batterie al litio attuali l'elettrolita liquido trasporta gli ioni tra gli elettrodi durante carica e scarica. Nel tempo, però, reagisce con i materiali circostanti e produce gas: è uno dei meccanismi che riduce la capacità della cella e ne accelera il degrado.

LG Energy Solution, uno dei principali produttori sudcoreani di batterie per veicoli elettrici, lavora da alcuni anni a un solvente privo di componenti che generano gas, pensato per limitare proprio queste reazioni collaterali. Il solvente di prima generazione è già stato sviluppato e l'azienda è al lavoro su una seconda versione con viscosità migliorata, un dettaglio tecnico che incide sulla velocità con cui la batteria può essere ricaricata.

Scienziati al lavoro per creare batterie per auto elettriche più durature e veloci da ricaricare.

Foto di: Motor1 Italia visual (AI-assisted)

Il progresso non riguarda solo le celle al litio classiche: gli stessi principi di progettazione dell'elettrolita si applicano a chimiche alternative, come le batterie a base di zinco e cloro o quelle che usano il calcio, dove un nuovo elettrolita ha permesso di aumentare la densità energetica in laboratorio.

Anodi al silicio: il nodo è la durata, non solo l'energia

Gli anodi al silicio promettono più energia immagazzinata a parità di peso rispetto alla grafite oggi usata nella maggior parte delle celle. Il problema è che il silicio si espande e si contrae vistosamente a ogni ciclo di carica, uno stress meccanico che rischia di rompere la struttura dell'elettrodo nel tempo.

Un elettrolita progettato su misura può ridurre questo danno, formando uno strato protettivo più stabile sulla superficie del silicio. È lo stesso principio dietro allo sviluppo delle batterie agli ioni di litio con silicene, dove la chimica dell'elettrolita è centrale quanto il materiale dell'anodo stesso.

Elettroliti solidi: vantaggi attesi e ostacoli reali

Sostituire il liquido con un elettrolita solido eliminerebbe il rischio di perdite e ridurrebbe l'infiammabilità della cella, aprendo la strada a batterie più sicure e potenzialmente più dense. Restano però problemi di contatto tra elettrolita solido ed elettrodi, oltre alla formazione di dendriti, filamenti metallici che possono causare cortocircuiti interni.

Negli ultimi due anni sono arrivate sul mercato le prime auto elettriche con batterie allo stato semisolido, prodotte in numeri ancora limitati soprattutto in Cina. Inoltre, sono in corso studi anche su chimiche al litio-manganese-ricco, ma LG Energy Solution e la Seoul National University, in una pubblicazione recente, non le presentano come pronte per celle di grande formato destinate ai veicoli.

Intanto, sul fronte industriale, CATL ha avviato la produzione di prova nel nuovo stabilimento di Debrecen, in Ungheria, senza specificare però se la linea riguardi celle con elettrolita innovativo.