Le batterie a stato solido sono una tecnologia promettente per le auto elettriche, in quanto offrono una maggiore densità energetica, una maggiore sicurezza e una minore degradazione rispetto alle batterie agli ioni di litio tradizionali. Tuttavia, le batterie a stato solido non sono ancora pronte per il mercato di massa, in quanto presentano ancora delle sfide tecniche e dei costi elevati.
Le batterie a stato solido stanno togliendo spazio all’idrogeno
Le celle a combustibile a idrogeno sono un’altra tecnologia che permette di alimentare le auto elettriche, utilizzando l’idrogeno come carburante per produrre elettricità tramite una reazione chimica con l’ossigeno. Le celle a combustibile a idrogeno hanno il vantaggio di avere un’autonomia maggiore, un tempo di rifornimento più breve e un impatto ambientale minore rispetto alle batterie, se l’idrogeno viene prodotto da fonti rinnovabili.
Tuttavia, le celle a combustibile a idrogeno hanno anche delle limitazioni, come la scarsa disponibilità di infrastrutture di distribuzione dell’idrogeno, il costo elevato delle celle e dei serbatoi, e la bassa efficienza energetica del processo di produzione, trasporto e conversione dell’idrogeno. Ovviamente le due tecnologie non sono in competizione tra loro anche se è anche vero che se le batterie allo stato solido in futuro riusciranno ad affermarsi e saranno utilizzate in massa, queste potrebbero mettere definitivamente la parola fine alla scelta tra auto elettriche e auto a celle di idrogeno dato che esse finirebbero per risolvere tutti i problemi principali che riguardano le attuali batterie al litio che fanno pensare ancora a molti che non sia questa la soluzione giusta per il futuro.
Non è un caso che da quando si è iniziato a parlare di batterie allo stato solido e delle loro caratteristiche, l’interesse nei confronti delle celle a combustibile a idrogeno sembra essersi spento almeno per quanto concerne l’opinione pubblica. I maggiori finanziamenti sono oggi concentrati su questo nuovo tipo di batteria. Ad esempio Toyota è una delle aziende che sta puntando maggiormente su questa novità che potrebbe rivoluzionare il settore con autonomie record e tempi di velocità davvero brevi.
Ricordiamo che i vantaggi delle batterie a stato solido sono principalmente legati alla densità energetica, alla sicurezza, alla durata e alla velocità di ricarica.
• La densità energetica: le batterie a stato solido possono arrivare a contenere fino a 2,5 volte più energia di una batteria agli ioni di litio a parità di peso e volume. Questo significa che possono garantire una maggiore autonomia o una riduzione delle dimensioni e del peso della batteria.
• La sicurezza: le batterie a stato solido sono meno infiammabili e più resistenti al calore rispetto alle batterie con elettrolita liquido, in quanto non contengono materiali volatili o liquidi che possono fuoriuscire o surriscaldarsi. Questo riduce il rischio di incendi o esplosioni in caso di danni o cortocircuiti.
• La durata: le batterie a stato solido hanno una maggiore stabilità elettrochimica, che si traduce in una minore degradazione della capacità e della potenza nel tempo. Le batterie a stato solido possono quindi avere una vita utile più lunga e mantenere prestazioni più omogenee rispetto alle batterie agli ioni di litio.
• La velocità di ricarica: le batterie a stato solido possono essere ricaricate più rapidamente delle batterie agli ioni di litio, in quanto hanno una maggiore conduttività ionica e una minore resistenza interna. Le batterie a stato solido potrebbero quindi raggiungere il pieno di carica in pochi minuti invece che in ore.
Ricordiamo che però ci sono ancora molte sfide da vincere prima di poter rendere fruibili nel mercato di massa queste nuove batterie. Infatti le sfide tecniche delle batterie a stato solido sono principalmente legate alla stabilità, al separatore, ai cicli vita e al costo.
• La stabilità: durante la carica e la scarica, la cella a stato solido varia di spessore a causa della formazione e della riduzione dell’anodo in litio metallico. Questo comporta un degrado della cella nel tempo e il rischio di formazione di detriti, che possono causare cortocircuiti o incendi
• Il separatore: il separatore è lo strato che separa l’anodo dal catodo e permette il passaggio degli ioni litio. Il separatore deve essere solido, ma anche conduttivo e flessibile. Tuttavia, molti materiali solidi hanno una bassa conduttività ionica a temperatura ambiente e richiedono quindi un riscaldamento della cella per funzionare bene.
• I cicli vita: le batterie a stato solido devono dimostrare di avere una durata paragonabile o superiore alle batterie agli ioni di litio, sia in termini di capacità che di potenza. Tuttavia, le batterie a stato solido sono ancora in fase di sviluppo e non hanno raggiunto livelli soddisfacenti di ciclabilità e affidabilità.
• Il costo: le batterie a stato solido devono essere competitive sul mercato rispetto alle batterie agli ioni di litio, sia in termini di prezzo che di prestazioni. Tuttavia, le batterie a stato solido richiedono processi produttivi più complessi e costosi, oltre che materiali più rari e costosi.