Vengono ritenute un passo fondamentale nell'evoluzione delle auto elettriche e si dice che possano far fare un salto epocale a tutti gli EV, ma che cosa sono le batterie allo stato solido? Quando arriveranno? Quali vantaggi avranno? Quali problemi dovrebbero risolvere?
- Cosa sono le batterie allo stato solido
- Quando arriveranno
- I problemi delle batterie al litio
- I vantaggi delle batterie allo stato solido
CHE COSA SONO LE BATTERIE ALLO STATO SOLIDO
Le batterie allo stato solido sono accumulatori concettualmente simili, nella funzione, alle batterie ricaricabili tradizionali. La differenza principale rispetto a quelle attualmente in uso in campo automobilistico è che impiegano un elettrolita solido, anziché liquido, per permettere il movimento degli ioni tra i due elettrodi, nel processo chimico che genera il flusso di corrente. Batterie allo stato solido non sono nulla di fantascientifico, anzi: ne vengono già impiegate in dispositivi medici quali i pacemaker e i chip di prossimità a radiofrequenze RFID, in quanto contengono molta energia in rapporto alle dimensioni che hanno. Peccato che sono molto costose ed è per questo che, quando siano necessarie batterie molto grosse come quelle delle auto, si preferisce utilizzare accumulatori dalla chimica differente.
QUANDO ARRIVERANNO
L'arrivo in grandi quantità di batterie allo stato solido per EV è atteso tra il 2024 e il 2025, ma già nel 2022 la berlina cinese Nio ET7, secondo quanto annunciato, dovrebbe avere qualche cosa di simile sotto al cofano, anzi, sotto al pianale. In realtà, da quello che si è appreso nelle ultime ore, la batteria dalla ragguardevole capacità di 150 kWh della nuova Nio sarebbe una sorta di ibrido chiamato semi-SSB, dove SSB sta per Solid State Battery. Spiegazioni dettagliate non ne sono state fornite, al di fuori della precisazione che funziona grazie a un ''elettrolita solido-liquido solidificato in situ''. Un'espressione che scatena la curiosità e tanti interrogativi, anziché chiarirli.
I PROBLEMI DELLE BATTERIE AL LITIO
Al momento i problemi delle tradizionali batterie al litio - o meglio, agli ioni di litio - sono quattro, dice Will McKenna di Solid State, azienda che nel 2018 ha ricevuto finanziamenti per 20 milioni di dollari per sviluppare accumulatori allo stato solido. Più nel dettaglio, gli accumulatori definiti ''di prima generazione'' impiegati negli EV offrono un'autonomia limitata per la ridotta densità energetica (ossia la quantità di energia accumulabile rispetto al peso); un deterioramento delle prestazioni precoce rispetto alla durata media delle auto tradizionali (pari a 11,9 anni, secondo i dati di IHS Markit riferiti al 2020); la pericolosità di sostanze infiammabili e volatili contenute nelle celle in caso di utilizzo troppo severo; il costo degli accumulatori, che per il 10% circa dipende dai necessari dispositivi per il controllo delle temperature e tenere sotto controllo suddette sostanze. Vero è che anche le batterie al litio sono in via di sviluppo, vedansi quelle al niobato di nichel o quelle al litio-carbonio di Mahle Allotrope, ma secondo McKenna il rapporto costi/benefici nel continuare a investire sul loro miglioramento potrebbe presto renderle obsolete.
I VANTAGGI DELLE BATTERIE ALLO STATO SOLIDO
La tecnologia delle celle allo stato solido risolve questi ostacoli. Soprattutto grazie alla mancanza di sostanze infiammabili e volatili, che riduce i rischi di surriscaldamento e incendio senza bisogno di complessi impianti di climatizzazione, a vantaggio dei costi. Sull'aumento di capacità a pari ingombro McKenna non si sbilancia, ma l'opinione comune è che in un futuro più o meno prossimo la nuova tecnologia possa più che raddoppiarla. A oggi le batterie tradizionali raggiungono una densità energetica attorno ai 260 Wh/kg, mentre una nuova batteria cinese ricca di nichel arriverebbe a 302 Wh/kg. L'accumulatore semi-SSD della Nio ET7 di cui sopra, pur con una tecnologia ancora di transizione, avrebbe già una densità di energia di 360 Wh/kg, secondo quanto dichiarato da William Li, CEO dell'azienda cinese. E chiaramente la storia non finisce qui.