Mentre l’industria auto continua a rincorrere il Santo Graal delle batterie allo stato solido, il terzo summit sull’innovazione tenutosi a Pechino ha svelato una verità scomoda. Tutti stanno guardando dalla parte sbagliata.
Il Professor Xia Dingguo dell’Università di Pechino lo ha detto chiaramente, senza giri di parole, che il vero collo di bottiglia non sono gli elettroliti su cui tutti investono miliardi, ma i catodi. Senza una rivoluzione nei materiali catodici, le batterie allo stato solido resteranno bellamente confinate nei laboratori universitari.
L’interesse verso questa tecnologia è esploso per due motivi: le capacità di ricerca sono migliorate drasticamente dagli anni Novanta e le auto elettriche richiedono densità energetica sempre più elevata, sicurezza e ottimizzazione dei materiali. Le promesse sono allettanti, ma senza progressi nei catodi, tutto questo resta carta straccia.
Le sfide attuali ruotano attorno alla stabilità dell’interfaccia e alla compatibilità dei materiali. Gli esperimenti con catodi ad alto contenuto di nichel mostrano una migliore stabilità termica, certo, ma mantengono rischi di sicurezza significativi sotto correnti o tensioni elevate. Il problema è, così, la polarizzazione locale, ovvero la formazione di strati ad alta impedenza e degrado delle prestazioni. Il drogaggio al fluoro può stabilizzare temporaneamente i cicli di ricarica, ma oltre i 125 cicli il degrado accelera inesorabilmente.
La compatibilità dei materiali complica ulteriormente l’adozione commerciale. I diversi elettroliti solidi, cloruri, solfuri e ossidi, mostrano moduli e comportamenti interfacciali molto variabili. Gli ossidi sono troppo rigidi, i solfuri e i cloruri richiedono spesso pressione applicata, complicando la producibilità.
I colossi cinesi delle batterie, CATL, BYD e Eve Energy, hanno avviato lo sviluppo integrato di sistemi catodo-elettrolita, creando protezioni brevettuali mentre ottimizzano le prestazioni delle celle. I progressi negli elettrodi a secco, nella co-sinterizzazione e nella sinterizzazione a freddo stanno inoltre rendendo possibile una produzione scalabile, riducendo la dipendenza da complessi processi di rivestimento.
Le applicazioni saranno diverse: veicoli elettrici premium con elettroliti polimerici e catodi ad alto nichel o ricchi di litio, vetture di massa incentrate sui sistemi LiFePO4 per sicurezza e costi contenuti.
Gli elettroliti restano importanti, certo, ma densità energetica, costo e stabilità dipendono fondamentalmente dallo sviluppo dei catodi. Il futuro richiederà importanti progressi su un doppio binario.
