in

Batterie auto: cresce la richiesta del nichel

L’impiego del nichel è aumentato del 39 per cento in un anno

Batterie auto

The future is electric. The electric revolution. Questi sono solo alcuni degli slogan lanciati dagli esperti, e anche dalle istituzioni. Le autorità politiche hanno l’imperativo di fare un passo concreto, deciso verso le soluzioni di mobilità sostenibile. Proprio per questo negli ultimi anni il processo ha subito una decisa sterzata. Network, strutture, materiali e materie prime convogliano in un’unica direzione. L’unica possibile visti gli allarmanti dati raccolti sulla salute del nostro pianeta, ormai in serio pericolo.

Nascondersi dietro futili scuse e il vecchio adagio del “vorrei ma non posso” sono un lusso che nessuno degli attori coinvolti nel settore dei trasporti si possono permettere. In questo scenario si inserisce la strategia del Vecchio Continente, da un lato disposto a tutto per sviluppare un’industria delle batterie auto, dall’altro costretto ancora oggi a rivolgersi all’estero. Nella fattispecie Asia, e soprattutto Cina.

Batterie auto: l’impiego del nichel nel 2019

Nel 2019, l’impiego globale di nichel nelle batterie auto EV per passeggeri è stato pari a 59.271 tonnellate, con un aumento del 39% rispetto al quantitativo impiegato nel 2018, secondo Adamas Intelligence. Per tipo di EV, i veicoli elettrici a batteria (“BEV”) sono stati responsabili del 76% di tutti quelli al nichel globalmente distribuiti nel 2019, in aumento rispetto al 71% del 2018, mentre gli ibridi plug-in (“PHEV”) sono stati responsabili del 4% (in calo rispetto al 5% del 2018) e le ibridi (“HEV”) del 20% (in calo rispetto al 24% del 2018).

Complessivamente, nel 2019 la quantità media ponderata delle vendite di nichel distribuita a livello globale per EV è stata di 12,9 chilogrammi (58,6 chilogrammi di nichel solfato esaidrato equivalente), con un aumento del 28% rispetto al 2018.

Quasi tutti i principali aspetti dell’economia europea sono da rivalutare alla luce degli imperativi dell’emergenza climatica ed ecologica, secondo i nuovi e radicali piani stabiliti dalla Commissione Europea. La natura dell’European Green Deal – che comprende l’aria che respiriamo a come viaggiamo – è stata esposta attraverso una serie di documenti da Ursula von der Leyen.

Batterie auto: l’appello di Ursula von der Leyen

La presidentessa della Commissione ha fatto il suo appello agli Stati membri e ai parlamentari di Bruxelles per sostenere le proposte, rappresentanti la più grande revisione della politica dalla fondazione della moderna UE.

Il pacchetto è finalizzato alla crescita economica e all’aumento del benessere. “Questa è la nostra nuova strategia, che restituisce più di quello che porta via”, ha detto. “Mostra come trasformare il nostro modo di vivere e di lavorare, di produrre e di consumare, in modo da vivere più sani [vive] e far innovare le nostre imprese. Aiuteremo la nostra economia a diventare leader mondiale muovendoci per primi e velocemente”.

Gli obiettivi del 2030 e del 2050

Oltre a cercare di guidare il mondo nell’azione per il clima, con l’obiettivo di azzerare il carbonio entro il 2050 e dimezzare le emissioni entro il 2030, l’UE approfondirà molto di più i problemi alla radice che contribuiscono alle emissioni di carbonio e all’inquinamento. Ad esempio, nel settore manifatturiero: nei decenni precedenti, l’UE si è accontentata di fissare obiettivi per i tassi di riciclaggio; nell’ambito dell’European Green Deal, le autorità di regolamentazione avrebbero stabilito standard specifici sulla produzione di beni per creare un’economia circolare e per eliminare gradualmente la plastica e altri rifiuti inutili.

Dal 2021, almeno il 40% del budget per la politica agricola comune e il 30% dei sussidi alla pesca li avrebbero destinati ad affrontare il cambiamento climatico e a ridurre le emissioni di gas serra, invece di contribuire all’aumento delle emissioni e al degrado ambientale, come tanti di questi sussidi fanno attualmente. L’aria tossica e il suo impatto sulla salute verrebbero affrontati tramite requisiti di qualità dell’aria più stringenti, innalzati per generare più energia da fonti rinnovabili, fino al 100% entro il 2050. In acqua e su rotaia trasporterebbero più merci, e ridurrebbero le emissioni di gas serra dovute ai viaggi aerei.

Cos’è il Green Deal europeo

L’obiettivo di riduzione delle emissioni per il 2030 proposto è pari al 50-55%, con una nuova legge che sancisce l’impegno a zero carbonio netto per il 2050. Come incentivo per gli Stati membri riluttanti a firmare gli obiettivi per il 2030 e il 2050 – Polonia, Repubblica Ceca e Ungheria – Von der Leyen ha promesso 100 miliardi di euro (84 miliardi di sterline) per contribuire a finanziare la transizione verso un’economia a basse emissioni di carbonio, insieme alla possibilità di una tassa alle frontiere del carbonio da prelevare sulle importazioni nell’UE da Paesi sufficientemente rispettosi.

Un alto funzionario dell’UE ha detto: “Uno degli elementi di cui i capi di Stato e di governo dovranno tenere conto è la pressione esterna a questo proposito”.

La commissione dovrà inoltre affrontare un compito difficile per ottenere il pieno sostegno del resto del pacchetto tra tutti gli Stati membri. Oltre a coloro che sono preoccupati per gli obiettivi di carbonio, ci sono le potenti lobby dell’agricoltura e della pesca in diversi Stati che sono preoccupati per le riforme del regime di sovvenzioni, e industrie come la produzione di automobili e sostanze chimiche che dovranno affrontare nuove regolamentazioni.

Le proteste di Regno Unito, Franco e Repubblica Ceca

In un’indicazione dei problemi ancora da risolvere, il Regno Unito si è unito alla Repubblica Ceca e alla Francia per bloccare un accordo su una serie di regole che disciplinano quali prodotti finanziari possono essere etichettati come “verdi” e “sostenibili”. La Francia temeva che la sua industria nucleare avrebbe perso la “tassonomia per la finanza sostenibile”.

Gli attivisti verdi hanno accolto con favore gli obiettivi del Green Deal europeo, ma hanno chiesto maggiori dettagli e una maggiore ambizione, compreso il rafforzamento dell’obiettivo di riduzione delle emissioni al 65% entro il 2030.

Franziska Achterberg, portavoce dell’UE per Greenpeace, ha dichiarato: “Gli obiettivi climatici (proposti dalla Commissione Europea, ndr) sarebbero troppo pochi e troppo tardivi. Per quanto riguarda la salvaguardia della natura, hanno molte aspirazioni da concretizzare. Le misure dovranno occuparsi dei modelli di produzione e di consumo che ci hanno portato sull’orlo del baratro”.

Tempismo cruciale

Alcuni presenti nei colloqui sul clima dell’ONU a Madrid hanno anche chiesto all’UE di presentare più rapidamente le proposte internazionali, per dare più slancio alla spinta verso obiettivi di carbonio più severi nell’ambito dell’accordo di Parigi. Secondo le proposte della Commissione, i piani non potrebbero essere formalmente adottati fino alla prossima estate, dando solo pochi mesi prima della conferenza sul clima del 2020 a Glasgow.

Il Trio Wendel del Climate Action Network ha detto: “Il tempismo è tutto. Ora gli Stati membri dell’UE hanno la grande responsabilità di concordare un obiettivo climatico molto più alto per il 2030 al Consiglio europeo di giugno 2020”.

“Il pacchetto proposto è completo e identifica i giusti campi d’azione – dalla biodiversità e il ripristino della natura al cambiamento climatico e all’arresto della deforestazione”, ha detto Ester Asin, direttore dell’ufficio politico europeo del WWF. “Tuttavia, sottolineando la continua crescita economica come obiettivo chiave, la commissione ha perso l’opportunità di sfidare il tradizionale paradigma di crescita a favore di un approccio che rispetti i confini planetari”.

NCM 811

Tesla (dalla quale Fiat Chrysler acquista le cosiddette “quote verdi”) è in trattative con il produttore di batterie auto CATL per la fornitura di celle al litio-ferro-fosfato (LFP) per il Tesla Model 3 di Shanghai, secondo un rapporto della Reuters. Le celle LFP sono leggermente meno dense di energia rispetto alle tipiche celle NCA di Tesla, ma sono più economiche, più semplici da imballare e non richiedono minerali scarsi (cobalto e nichel). Sono ideali per ridurre ulteriormente il costo della Tesla Model 3 Standard Range Plus, pur fornendo una gamma adeguata.

Pro e contro della batteria auto al Litio-Fosfato di Ferro-Fosfato

Tutti i prodotti chimici delle celle a ioni di litio stanno ottenendo miglioramenti costanti nella densità energetica e beneficiano di riduzioni dei costi. Fino ad ora, per applicazioni EV sensibili al peso, le celle a ioni di litio con catodi di nichel-calco-manganese (NCM) o nichel-calco-alluminio (NCA) sono state tipicamente favorite per la loro maggiore densità di energia.

I catodi di ferro-fosfato (LFP), leggermente meno densi di energia, sono stati ben adattati agli autobus elettrici e ad altri veicoli pesanti (autocarri igienici, ecc.), che hanno esigenze di portata modesta ma cicli di lavoro impegnativi e hanno conquistato oltre il 90% di questo mercato. Gli LFP possono essere caricati e scaricati a livelli di potenza più elevati rispetto ai loro cugini NCM e NCA (chiamiamoli NCx), e possono sopportare più cicli di utilizzo prima di degradarsi, dando una vita più lunga in applicazioni ad alto servizio come gli autobus.

Con i continui progressi della chimica, le celle LFP stanno ora iniziando a raggiungere densità di energia (sia in peso che in volume) che possono avere senso per le auto elettriche di buona qualità, specialmente quelle che utilizzano l’energia in modo efficiente, come la Tesla Modello 3 SR+, avente una portata di 250 miglia EPA.

Minimo aumento di peso

Anche se la confezione da 55 kWh della SR+ con celle LFP può pesare forse 40-60 kg (circa il 10-15%) in più rispetto alla versione NCA della confezione, questo è solo il 3% del peso del veicolo complessivo, e ancora ben al di sotto del peso delle varianti a lungo raggio del Modello 3. Il leggero peso in più è facilmente compensabile aggiungendo altri 1 o 2 kWh di energia per mantenere lo stesso range complessivo, e forse modificando la potenza di picco del motore per mantenere la stessa accelerazione di picco.

La maggiore densità di energia delle batterie auto che utilizzano prodotti chimici NCx dà ancora il vantaggio per i veicoli elettrici che hanno bisogno di offrirne parecchio per un raggio d’azione intorno a 480 km o superiore. Le varianti a lungo raggio di Tesla continueranno a impiegare queste e le emergenti sostanze chimiche ad alta densità per il prossimo futuro. Nei veicoli elettrici che non hanno bisogno delle densità di energia più estreme, la LFP ha i vantaggi di una lunga durata, di un’elevata velocità di ricarica e, cosa forse più importante, di una competitività dei costi senza il rischio di vincoli di approvvigionamento di minerali, ora o in futuro.

Nessun vincolo per i minerali

La catena di fornitura del cobalto necessaria per le batterie auto NCx è notoriamente complessa. I depositi di cobalto commercialmente vitali sono rari a livello globale e alcuni dei più vitali si trovano nella Repubblica Democratica del Congo (RDC), che ne fornisce circa due terzi del totale complessivo. Sebbene la maggior parte dell’offerta della RDC provenga dalle moderne tecniche minerarie, a partire dal 2016, fino al 20% proveniva da “miniere artigianali” che spesso coinvolgevano bambini e condizioni di lavoro non sicure.

Essendo associato a questa forma di estrazione mineraria, è ovvio che inficia sulla reputazione delle case automobilistiche (tra le altre industrie che utilizzano batterie auto), anche quelle (come Tesla) che si sono impegnate a non approvvigionarsi di cobalto da questa regione o da altre regioni con tali problemi. Inoltre, poiché non è sempre possibile avere un controllo accurato al 100% della catena di approvvigionamento, Tesla e altri Costruttori sono stati messi sotto pressione per ridurre il contenuto di cobalto nelle celle.

Tesla avanti nella riduzione del cobalto

Tesla è già molto avanti nella riduzione del cobalto. Mentre l’ultima generazione di catodi NCM 811 ha solo il 10% di cobalto, quelli suoi ne hanno meno. Nel giugno 2018, Musk ha dichiarato di essere al di sotto del 3% e si sta dirigendo verso il nulla, e probabilmente già oggi è molto al di sotto del 3%. Il passaggio a celle LFP completamente prive di cobalto – ora che la chimica LFP ha raggiunto la densità energetica di soglia – da uno dei prodotti Tesla a 0 volumi più elevati (Shanghai Model 3 Standard Range) sarà ovviamente una vittoria sotto questo aspetto.

Il fatto di non richiedere nichel è un altro vantaggio delle celle LFP. Anche se l’uso del nichel nelle batterie auto è accomodato dai volumi di fornitura nel 2019-2020 (che richiedono circa il 6% dell’offerta globale di nichel di alta qualità), dato che le vendite di veicoli elettrici passano dal 2,5% del mercato al 25%, ciò richiederebbe ovviamente un’aggiunta sostanziale all’offerta di nichel se i prodotti chimici NCx sono ancora preponderanti .