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Perché le auto elettriche hanno bisogno di batterie allo stato solido

Toyota Motor ha dichiarato che si sta muovendo verso la produzione di batterie a stato solido per la prossima generazione di veicoli elettrici (EV), introducendo una tecnologia che promette più accumulo di energia e velocità ricarica più vicino al mercato. Le batterie a stato solido utilizzano strati sottili di elettroliti solidi che trasportano ioni di litio tra gli elettrodi. Le batterie agli ioni di litio (li-ion) ampiamente utilizzate, invece, utilizzano elettroliti liquidi.

Da Wikipedia:

“Un accumulatore allo stato solido è una tipologia di batteria che utilizza elettrodi solidi e un elettrolita allo stato solido, invece degli elettroliti in gel liquido o polimerico presenti nelle batterie agli ioni di litio o ai polimeri di litio. I materiali utilizzati come elettroliti solidi negli accumulatori allo stato solido includono ceramiche (ad esempio ossidisolfurifosfati) e polimeri solidi. Gli accumulatori allo stato solido hanno trovato impiego in pacemakerRFID e dispositivi indossabili. Sono sicuri, hanno alte densità di energia, ma di contro hanno un costo molto elevato”.

Le batterie a stato solido sono state utilizzate in piccoli dispositivi elettronici come pacemaker e smarwatch. La produzione sul mercato di massa delle batterie per i veicoli elettrici è stata più lenta da sviluppare. Toyota sostiene di aver superato un problema con la durata delle batterie a stato solido che aprirebbe la strada alla produzione, che prevede di iniziare nel 2027-2028.

Dagli addetti ai lavori, questi accumulatori sono soprannominati “il graal” dello sviluppo della batteria e “il bacio della morte” per le offerte di motori a combustione a causa della loro potenza e dell’autonomia possibile con una singola carica. Le batterie a stato solido possono contenere più energia rispetto alle batterie agli ioni di litio liquide, un vantaggio che potrebbe accelerare il passaggio ai veicoli elettrici affrontando una preoccupazione dei consumatori: l’autonomia. E anche le dimensioni, che stanno diventando elefantiache.

Un sondaggio Reuters di marzo ha rilevato che il 35% degli americani intervistati desiderava veicoli elettrici con un’autonomia di almeno 500 miglia (804 km o più), una distanza che pochi attualmente offrono. Anche gli accumulatori a stato solido sono state promossi come un modo per ridurre i tempi di ricarica. Toyota ha dichiarato di aspettarsi che la sua batteria a stato solido possa garantire un tempo di ricarica di 10 minuti o meno. In confronto, la rete Tesla Supercharger, la più grande del suo genere, offre l’equivalente di 321 km di ricarica in 15 minuti.

Senza dimenticare la sicurezza. L’elettrolita nelle batterie agli ioni di litio liquido è volatile e infiammabile ad alte temperature, il che significa che esiste il rischio di incendio o perdite chimiche.

Le case automobilistiche e le aziende tecnologiche hanno prodotto prototipi di batterie a stato solido per veicoli elettrici, ma finora non sono state in grado di passare alla produzione di massa. È difficile progettare un elettrolita solido che sia stabile, chimicamente inerte e ancora un buon conduttore di ioni tra gli elettrodi. Sono anche costosi da fabbricare e soggetti a fratture. Ciò ha reso le batterie a stato solido molto più costose delle batterie agli ioni di litio liquide.

Toyota non ha rivelato le stime dei costi per il suo nuovo veicolo elettrico a batteria a stato solido o l’investimento aggiuntivo che avrebbe dovuto fare per aumentare la produzione. La maggior parte delle principali case automobilistiche, a eccezione di Tesla, ha rivelato sforzi o partnership di sviluppo nel campo delle batterie allo stato solido.

Toyota ha promosso lo sviluppo di batterie a stato solido e ha collaborato con Panasonic su progetti correlati. Nissan Motor, la prima casa automobilistica a presentare un veicolo elettrico per il mercato di massa con la Leaf, sostiene che sta sviluppando batterie a stato solido e sta lavorando alla produzione di massa entro il 2028. Honda sta sviluppando batterie a stato solido ma non ha specificato una tempistica per portarle sul mercato.

La start-up statunitense QuantumScape, sostenuta da Bill Gates e Volkswagen, ha confermato di avere contratti con sei produttori di veicoli elettrici, tra cui per l’appunto Volkswagen. Automotive Cells Co, una società nata da Mercedes-Benz, Stellantis e TotalEnergies, vanta un accordo per sviluppare batterie a stato solido con il produttore di batterie con sede a Taiwan ProLogium Technology. Ford e BMW hanno investito nella startup statunitense Solid Power, che produce prototipi di batterie. Hyundai Motor, un altro investitore di Solid Power, ha dichiarato di voler produrre in serie batterie a stato solido entro il 2030.

Tesla non ha piani dettagliati per lo sviluppo di batterie a stato solido. Il leader del mercato dei veicoli elettrici si è concentrato sul lancio di celle standard 4680 ma più potenti destinate al suo Cybertruck e ad altri veicoli.

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