Come si confrontano le batterie per veicoli elettrici a stato solido con quelle al litio

Le case automobilistiche si stanno adoperando per sviluppare batterie allo stato solido per andare avanti nella corsa ai veicoli elettrici. Confrontiamolo con le batterie agli ioni di litio.

Auto elettrica sono passati dallo status di nicchia al mainstream. Nel 2020, i veicoli elettrici (EV) rappresentavano meno del 5% delle vendite mondiali di autovetture. Ma in soli 2 anni, questa quota di mercato è quasi triplicata (14% nel 2022). I produttori di automobili si stanno affrettando a sviluppare la propria offerta di modelli elettrificati per prendere una fetta della crescente torta di veicoli elettrici.

Sebbene alcune case automobilistiche stiano ancora investendo in veicoli elettrici con celle a combustibile a idrogeno (HFCEV), i dati di vendita ci dicono che i veicoli elettrici a batteria (BEV) costituiscono la grande maggioranza dei veicoli elettrici venduti oggi. Dei circa 10,5 milioni di veicoli elettrici venduti nel mondo lo scorso 2022, i BEV puri hanno rappresentato il 73% mentre i veicoli elettrici ibridi plug-in (PHEV) hanno occupato quasi l’intero 27% rimanente. Le celle a combustibile potrebbero ancora crescere nelle applicazioni industriali e commerciali in futuro, ma le batterie saranno probabilmente la soluzione di stoccaggio dell’energia dominante per l’industria dei veicoli elettrici per il resto di questo decennio.

A questo scopo, le case automobilistiche stanno intraprendendo ampi sforzi di ricerca e sviluppo interni e basati su partnership per migliorare la tecnologia delle batterie per veicoli elettrici. Sulla base dei recenti comunicati stampa del settore automobilistico, sembra che le batterie allo stato solido potrebbero rappresentare il prossimo grande passo avanti nell’elettrificazione dei veicoli.

Allora, cos’è una batteria allo stato solido e in cosa differisce dalla tradizionale batteria agli ioni di litio utilizzata oggi dai veicoli elettrici? Continua a leggere e scopri come le batterie allo stato solido possono cambiare il settore dei veicoli elettrici.

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Una batteria a stato solido è un dispositivo che immagazzina energia utilizzando un materiale elettrolitico solido invece del tradizionale elettrolita liquido. L'elettrolita funge da mezzo di trasporto per gli ioni di litio in modo che possano spostarsi tra un elettrodo negativo (anodo) e uno positivo (catodo). A seconda della direzione del movimento degli ioni, l'energia viene rilasciata (ad esempio durante l'utilizzo della batteria) o immagazzinata (ad esempio durante la ricarica della batteria). Oltre ad essere un mezzo di trasporto, l'elettrolita solido funge anche da separatore fisico tra i due elettrodi.

La maggior parte delle batterie convenzionali agli ioni di litio dei veicoli elettrici di oggi utilizzano soluzioni elettrolitiche liquide a base di sale di litio.

Le batterie allo stato solido presentano numerosi vantaggi rispetto alle attuali batterie agli ioni di litio con elettrolita liquido.

Le sezioni seguenti discuteranno questi vantaggi in maggior dettaglio.

Le attuali batterie convenzionali per veicoli elettrici agli ioni di litio possono immagazzinare da 100 a 265 wattora per chilogrammo (Wh/kg). Secondo la National Aeronautics and Space Administration (NASA), le batterie allo stato solido sono in grado di immagazzinare fino a 500 Wh/kg. Sulla base di questi dati, possiamo vedere che le batterie allo stato solido possono immagazzinare da 2 a 5 volte più energia a parità di peso della batteria. Le batterie allo stato solido più leggere e più dense si tradurranno in molti miglioramenti operativi in ​​diversi settori e applicazioni, ma per noi acquirenti di auto, forse il vantaggio più importante è una maggiore autonomia di guida elettrica.

L’ansia da autonomia è uno dei principali ostacoli all’adozione diffusa dei veicoli elettrici. Dopotutto, nessuno vuole che i propri veicoli elettrici restino senza carica in mezzo al nulla, senza stazioni di ricarica in vista. Nel 2023, i veicoli elettrici negli Stati Uniti avranno un’autonomia media di 291 miglia. Mantenendo costanti tutti gli altri fattori, le batterie allo stato solido possono teoricamente aumentare l’autonomia media di un veicolo elettrico fino a 600 miglia. Si tratta di quasi 100 miglia in più rispetto all'autonomia di una Toyota Camry 2023 da 2,5 litri e solo gas (505,6 miglia). Se 600 miglia non sono ancora impressionanti, Toyota ha annunciato che potrebbe offrire una batteria a stato solido da 900 miglia dopo il 2028.

I futuri acquirenti di veicoli elettrici possono aspettarsi altri 3 importanti vantaggi derivanti dalla maggiore densità energetica delle batterie allo stato solido: spazio, maneggevolezza e utilità.

Secondo un articolo del 2022 pubblicato sul Science Direct Journal, si presume che le batterie allo stato solido siano più sicure di quelle convenzionali agli ioni di litio.