In pochi anni, le batterie del futuro faranno competere le auto elettriche con quelle a combustione per aspetti come prezzo o autonomia. Ma prima, questi componenti chiave dell’elettromobilità dovranno affrontare molte sfide, come le due già citate o garantire la sostenibilità di tutti i loro processi.
Quest’ultimo è molto importante perché sebbene l’ auto elettrica non rappresenti più del 3% delle immatricolazioni in quasi tutti i paesi, da questo 2020 le ibride plug-in avranno un peso considerevole e in aumento. E ridurre l’impatto ambientale di questa fase di transizione fino a quando le batterie del futuro non saranno pronte è fondamentale per l’industria automobilistica.
Di seguito, puoi vedere quali sono le tendenze future delle batterie per auto elettriche.
1. Abbassare il prezzo delle batterie da 100 euro per kWh
All’inizio dell’anno e in collaborazione con il colosso del settore LG Chem, General Motors ha brevettato le batterie agli ioni di litio denominate Ultium con l’aspettativa che il loro sviluppo industriale ridurrà il loro costo al di sotto dei 100 euro per kWh. Questo è l’orizzonte che è stato a lungo fissato per l’auto elettrica per competere in termini di prezzo con le sue rivali di combustione.
Se il coronavirus non lo impedisce, le batterie Ultium entreranno in produzione nell’autunno del 2021 e il GMC Hummer EV sarà il primo modello ad equipaggiarle, anche se quando GM ha annunciato questo traguardo nelle batterie del futuro , ha già detto che almeno ci sarà da subito almeno altre 10 auto che li utilizzano. Si prevede che, oltre ad abbassare il prezzo, anche l’autonomia possa migliorare molto.
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“Quello che abbiamo fatto è costruire una strategia per le auto elettriche con batterie realizzate da economie di scala in modo che possano competere sul prezzo”, afferma Mari Barra, CEO di GM. Il produttore prevede vendite di 1 milione di unità elettrificate al 100% all’anno entro il 2030 solo negli Stati Uniti e in Cina.
2. Esistono già tecnologie migliori rispetto agli ioni di litio, ma .
Decine di laboratori stanno attualmente testando sostanze chimiche con potenziali molto più elevati, migliori della tecnologia agli ioni di litio in molti modi. Tuttavia, sebbene alcuni abbiano attraversato varie fasi di sviluppo e siano stati prodotti prototipi, la maggior parte di questi fronti si trova in una fase troppo embrionale.
E ciò che è più importante, ogni nuova chimica ha i suoi pro (più autonomia o sicurezza), ma numerosi contro (come la sicurezza o una breve vita utile che deve essere evitata con gli sviluppi tecnologici che stanno per arrivare). Una tecnologia disponibile che supera per molti aspetti gli ioni di litio sono le batterie allo stato solido .
Questi tipi di batterie hanno un ciclo di vita molto lungo e non necessitano di cobalto, nichel o manganese per la loro costruzione, il che ne facilita il successivo riciclaggio. Tuttavia, la sua densità di energia è inferiore, il che lo rende relativamente grande e lento da caricare. Questo è il motivo per cui viene equipaggiato su alcuni veicoli commerciali come l’ eCitaro , ma non sulle autovetture.
3. Grafene, silicio … di cosa saranno fatte le batterie del futuro?
Per chiarire se il grafene o il silicio sia il futuro delle batterie per auto e altri aspetti, Andreas Hintennach, direttore della ricerca di Daimler per le celle delle batterie, ha risposto a un questionario online. “Sicuramente, non ci sarà una singola tecnologia agli ioni di litio post. Che si tratti di celle con elettroliti a stato solido, anodi di litio metallico o sistemi di litio-zolfo, tutte le tecnologie differiscono per i loro requisiti di materiali specifici, le loro applicazioni e non da ultimo, nel loro livello di maturità “, sottolinea.
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“Ogni tecnologia ha i suoi pro e contro specifici. La buona notizia è che ci sono più percorsi che riducono il rischio di un potenziale vicolo cieco nello sviluppo. Non ancora dietro l’angolo, ma non troppo lontano, ci saranno batterie per auto. in futuro in cui il rivestimento in grafite dell’anodo può essere sostituito con nuovi materiali come carta al litio-metallo o polvere di silicone. Entrambi aumentano di gran lunga la densità di energia, il che aumenterà l’autonomia delle auto elettriche “, afferma. Hintennach.
4. Rendi le batterie più sostenibili
Sulla sempre scottante questione delle materie prime per le batterie delle auto elettriche , dice il manager Daimler: “tra otto o dieci anni ci sarà un numero significativo di batterie per veicoli disponibili per il riciclaggio . In particolare, poi verranno riciclati cobalto, nichel, rame. e successivamente anche al silicio. Attualmente lo facciamo con le nostre batterie di prova “.
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Riguardo al complesso riciclo del cobalto nelle batterie delle nostre future auto, afferma: “Stiamo studiando come sostituire il cobalto, che abbiamo già ridotto di un terzo. In laboratorio stiamo attualmente lavorando con meno del 10% e questa percentuale sarà ulteriormente ridotta del il futuro. Dal punto di vista chimico, ci sono molti argomenti per astenersi del tutto dal cobalto. Più basso è il mix di materiali, più facile ed efficiente è riciclare. Anche l’energia richiesta per la produzione chimica è minore perché la miscela è più facile da produrre. ”
5. Ricarica elettrica solo con energia rinnovabile
Oltre ad aumentare la domanda di litio e altri metalli, in modo che le strade si riempiano di auto elettriche, saranno necessari anche sistemi di accumulo di energia efficienti e massicci per coprire i picchi di domanda. In questo nuovo business, il litio è anche la tecnologia che per ora ha più applicazioni e sviluppi, ma non è l’unica, ci sono diverse alternative.
La start-up Highview Power ha sviluppato un nuovo sistema di accumulo di energia basato su aria liquida criogenica il cui costo di installazione è oggi di $ 100 per MWh, anche se prevede di ridurlo della metà entro i prossimi 10 anni. Per fare un confronto, il costo del risparmio energetico in modo classico, pompando acqua in una centrale idroelettrica, è compreso tra 285 e 581 dollari per MhW.
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Esiste anche una nuova tecnologia che accumula energia dalle turbine eoliche sotto forma di aria liquida. Secondo il pioniere dell’energia eolica danese Stiesdal, ciò potrebbe rendere l’eolico offshore una fonte di energia 365 giorni all’anno, 24 ore al giorno per un prezzo di soli $ 19 per MWh entro cinque anni.
Sebbene ci siano altre soluzioni che a lungo termine potrebbero addirittura migliorare i costi rispetto alle precedenti, anche gli esperti non vedono una significativa interruzione in questo mercato che sarà coperto dal litio fino al 2030, ma che raggiungerà la maturità tra il 2040 e il 2050, quindi Ha ancora molta strada da fare.
