Le batterie rappresentano il cuore pulsante della mobilità elettrica e servono ad alimentare e garantire il corretto funzionamento di auto, veicoli industriali e commerciali e spesso anche mezzi pesanti. Nel corso del tempo, questi componenti hanno subito trasformazioni radicali, principalmente a causa del progresso tecnologico e delle nuove esigenze della transizione energetica in atto: trattandosi infatti di un elemento chiave legato a uno dei settori maggiormente inquinanti, la conversione green è assolutamente obbligatoria ed è incentrata sullo sviluppo di batterie sempre più efficienti, durature e sostenibili.
Da qui, si origina la spinta delle più importanti aziende del settore verso batterie di nuova generazione, come la produzione batterie elettroniche di Comau, in grado non solo di garantire prestazioni eccellenti e riduzioni minori, ma anche di rispondere alle esigenze dell’elettrificazione e della mobilità elettrica moderne.
Tipologie delle batterie di ultima generazione:
Attualmente, sono le batterie agli ioni di litio (Li-ion) la tecnologia dominante e più diffusa nel settore automobilistico e nei veicoli elettrici moderni. Il motivo è molto semplice: si tratta di batterie che offrono un equilibrio perfetto tra densità energetica, autonomia, prestazioni e costo. Hanno, inoltre, un ciclo di vita lungo con buona capacità di carica nel tempo, ma sono sensibili a temperature estreme e richiedono sistemi di gestione termica efficaci.
Molto simili, ma più costose e con un elettrolita polimerico anziché liquido sono le batterie al Litio-Polimero (Li-Po) e le batterie in fosfato di ferro di litio (LFP). Recentemente, si sono fatte spazio nuove tecnologie, come le batterie al sodio che assicurano costo ridotto, massima sicurezza e sostenibilità maggiore e offrono un’alternativa interessante alle tradizionali batterie al litio.
Il nuovo mercato dell’automotive sta però assistendo a un aumento sempre più marcato della domanda di batterie di nuova generazione che sostituiscono l’elettrolita liquido con un elettrolita solido: stiamo parlando delle batterie allo stato solido che, oltre ad avere densità energetica maggiore, si ricaricano più in fretta, durano più a lungo e sono anche molto sicure e resistenti alle fiamme. Si tratta di una vera e propria rivoluzione nel settore dei veicoli elettrici, che però richiede ancora la risoluzione di alcuni ostacoli legati all’industrializzazione massiva, come l’adozione di nuove tecnologie e processi di lavorazione più efficienti, più sostenibili e meno onerosi.
Componenti delle batterie allo stato solido
Le batterie allo stato solido utilizzano un elettrolita solido al posto di quelli liquidi (alla base della tecnologia litio ione), generalmente ceramico o in materiali compositi ibridi (combinazione di ceramica e polimeri).
Le celle sono formate da un catodo, che è il punto in cui gli ioni di litio vengono rilasciati durante la scarica e da un anodo composto da litio puro e progettato per immagazzinare gli ioni di litio durante la carica. Hanno poi due elettrodi e un separatore a stato solido che ha proprietà di isolante elettrico e funziona sia come elettronica, sia come separatore meccanico tra anodo e catodo.
Sono completate, infine, da un involucro, che protegge la batteria e garantisce un ambiente privo di contaminazioni, e un sistema di gestione della batteria (BMS), che controlla i parametri più importanti, ottimizzando sicurezza e durata.
Punti di forza delle batterie allo stato solido
Le batterie allo stato solido garantiscono prima di tutto prestazioni eccellenti (per la maggiore stabilità elettrochimica) e grande sicurezza.
Per la mancanza di liquidi ed elementi volatili, sono infatti resistenti alle fiamme e diminuiscono le possibilità di incendio o esplosione in caso di malfunzionamento. Questa tipologia di batterie rivoluzionarie assicura anche una maggiore densità energetica, anche di 2,5 volte maggiore rispetto a quelle tradizionali, che si traduce nella possibilità di immagazzinare più energia in un pacchetto più piccolo e leggero e, di conseguenza, in un’autonomia più estesa e in un peso del veicolo minore.
Altro punto di forza delle batterie allo stato solido è la capacità di ricaricarsi in maniera più rapida (fino a 5 volte di più di quella di una batteria con elettrolita liquido), riducendo il tempo di attesa e diminuendo i costi. Un ulteriore vantaggio, generato dalla presenza del separatore solido, è la totale resistenza ai dendriti (accumuli di litio), fattore che aumenta ulteriormente la sicurezza. Infine, tra gli elementi positivi non si può non nominare la durata della vita della batteria stessa, che riduce la frequenza delle sostituzioni e i costi di manutenzione.
Sfide e previsioni future
Nonostante le batterie allo stato solido siano considerate il futuro, esistono ancora tutta una serie di sfide da superare.
Queste sono legate principalmente alla produzione ad alti volumi, che richiede processi molto complessi, alla gestione dei costi e al reperimento di materiali efficaci. Quindi, nonostante diverse aziende specializzate in questo settore stiano lavorando allo sviluppo di impianti per una produzione su scala industriale e molti costruttori stiano puntando forte su questa soluzione innovativa, servirà attendere ancora qualche anno per l’effettivo utilizzo su larga scala delle batterie allo stato solido.
