Seconda puntata della nostra inchiesta sulle batterie del futuro – a stato solido – (qui la prima) sempre annunciate come imminenti, mentre per gli esperti gli saranno sul mercato solo attorno al 2030. Questo non giustifica il rinvio della transizione elettrica, già alla portata di gran parte degli automobilisti anche con la tecnologia attuale. Insomma: il futuro può attendere.
di Filippo Pagliuca
[seconda puntata]
Le batterie allo stato solido rappresentano una delle promesse più chiacchierate dell’industria automobilistica. Il loro potenziale entusiasma appassionati e produttori, ma il loro arrivo su larga scala continua a essere rimandato. Nonostante le dichiarazioni ottimistiche di alcune case automobilistiche, la realtà è più complessa.
Le previsioni più prudenti indicano l’inizio di una produzione massiva non prima del 2030, lasciando il settore sospeso tra aspettative e incognite. E per chi già sogna di sfrecciare con 1000 km di autonomia dopo 2 minuti di ricarica – “Comprerò l’auto elettrica solo allora!” – la strada è ancora lunga, e i miracoli non arrivano così in fretta.
Cosa cambia rispetto alle batterie attuali?
Le batterie agli ioni di litio, oggi dominanti nel settore dei veicoli elettrici, sono costituite da un anodo, un catodo, un separatore e un elettrolita liquido, responsabile del trasferimento degli ioni di litio tra i due elettrodi della cella.
Per i più curiosi: l’anodo è di solito in grafite, il catodo varia con chimiche come NCA, NMC, LFP, LMO, ecc.; il separatore è un polimero che tiene i due elettrodi separati e l’elettrolita liquido fa viaggiare gli ioni per far funzionare il tutto. L’elettrolita liquido, però, è il tallone d’Achille: infiammabile, instabile e un freno alla densità energetica.
Le batterie allo stato solido eliminano questa criticità, sostituendo il liquido con un materiale solido che funge sia da separatore sia da conduttore ionico. Questa novità permette di ottenere una batteria più compatta, leggera e sicura, capace di immagazzinare una quantità di energia superiore rispetto a quelle attualmente utilizzate.
Esistono tre principali tipologie di batterie allo stato solido:
- All-Solid-State Battery (All-SSB), in cui gli elettroliti sono completamente solidi;
- Almost Solid-State Battery (Almost-SSB), che contengono una frazione di elettrolita liquido inferiore al 5% in peso;
- Semi Solid-State Battery (Semi-SSB), in cui la frazione di liquido è circa il 10% in peso.
Le batterie del futuro/Più sicurezza e affidabilità
Un’altra innovazione è l’introduzione del litio metallico nell’anodo al posto della tradizionale grafite. Questo cambiamento permette di accumulare molta più energia nello stesso volume e previene la formazione di dendriti, strutture irregolari di litio simili a piccoli spilli, che si sviluppano durante la ricarica delle batterie agli ioni di litio e possono perforare il separatore, causando cortocircuiti.
Oltre a offrire una densità energetica superiore, le batterie allo stato solido del futuro garantiranno una sicurezza significativamente maggiore. L’assenza di un elettrolita liquido, volatile e infiammabile, riduce drasticamente il rischio di surriscaldamento incontrollato, evitando incendi ed esplosioni. Il materiale solido utilizzato nell’elettrolita è più stabile e resistente, rendendo le batterie più durature e meno soggette a degrado.
L’eccezione delle batterie semi-solide e il caso NIO
Le batterie allo stato semi-solido rappresentano una fase intermedia nello sviluppo della tecnologia delle celle energetiche. In queste batterie, l’elettrolita liquido è sostituito da un gel polimerico, che migliora la sicurezza e la densità energetica senza rinunciare del tutto ai vantaggi della tecnologia tradizionale. Non proprio “allo stato solido”, quindi.
Un esempio concreto di questa innovazione è offerto dalla casa automobilistica cinese NIO, che ha presentato, ma non ancora commercializzato, una batteria allo stato semi-solido da 150 kWh per il modello ET7, con una densità energetica significativamente superiore rispetto alle attuali batterie agli ioni di litio.
In particolare, la batteria raggiunge 360 Wh/kg a livello di cella e 260 Wh/kg per l’intero pacco. Nonostante la maggiore capacità, il nuovo pacco batteria pesa solo 20 kg in più rispetto alla versione da 100 kWh con batteria “tradizionale”, che ha una densità energetica di 174 Wh/kg.
Questo approccio dimostra che la transizione verso le batterie del futuro è già iniziata, anche se non ancora nella sua forma definitiva.
Le batterie del futuro/Le promesse del mercato
Nonostante il fermento attorno a questa tecnologia, al momento nessun veicolo elettrico di serie utilizza batterie allo stato solido.
Secondo alcuni studi queste batterie sarebbero in grado di avere una densità energetica fino a 2 o 2,5 volte quelle attuali. In ogni caso quel che sappiamo è che Toyota prevede di lanciare i primi modelli con questa tecnologia nel 2027, con autonomie dichiarate di 1500 km e tempi di ricarica inferiori ai dieci minuti.
Nissan punta al 2028, mentre Mercedes, Volkswagen, Hyundai e Kia hanno fissato il traguardo al 2030. E BYD? Anche loro ci provano, con un primo modello nel 2027 e la produzione di massa nel 2030. Tuttavia, anche le previsioni più ottimistiche suggeriscono che un’adozione massiva non avverrà prima della prima metà del prossimo decennio.
Le batterie del futuro/Cicli di carica e durata
Le batterie allo stato solido offrono una durata variabile a seconda dei materiali impiegati. Alcuni prototipi hanno dimostrato di mantenere l’82,5% della capacità dopo 500 cicli, mentre altre soluzioni avanzate hanno superato i 10.000 cicli con tempi di ricarica inferiori ai tre minuti. Volkswagen ha dichiarato che le celle a litio-metallo di QuantumScape hanno superato i 1000 cicli di ricarica mantenendo il 95% della loro capacità, garantendo una durata superiore ai 500.000 km senza cali significativi.
Durante la carica e la scarica, le celle a stato solido subiscono variazioni di spessore a causa dell’espansione e contrazione dell’anodo in litio metallico, causando nel tempo un degrado. Per garantire stabilità, è necessario mantenerle compresse, ma al contempo permettere loro di “respirare”.
I prototipi utilizzano piastre con molle per mantenere la compressione, ma questo sistema è molto complesso per la produzione su larga scala. Ad esempio, Mercedes sul prototipo di una EQS con queste celle ha sviluppato un supporto flottante con attuatori pneumatici per compensare le variazioni dimensionali e garantire la stabilità meccanica della batteria.
Problemi di produzione e sfide tecnologiche
Secondo Bob Galyen, ex CTO di CATL, leader mondiale nelle vendite di batterie, la diffusione delle batterie allo stato solido richiederà lo stesso tempo impiegato dalle batterie agli ioni di litio per affermarsi sul mercato. La produzione di queste batterie presenta ancora diverse sfide, tra cui la complessità della deposizione degli elettroliti solidi, la stabilità dell’interfaccia tra elettrodi ed elettrolita e la formazione di dendriti di litio che possono compromettere la sicurezza. Inoltre, la fragilità dei materiali ceramici utilizzati come elettroliti solidi rappresenta un ostacolo per la realizzazione di batterie resistenti agli stress meccanici.
Da quattro a otto volte più costose (oggi)
Uno dei principali limiti delle batterie allo stato solido è il loro costo elevato. Attualmente, il prezzo di una batteria agli ioni di litio si avvicina ai 100 dollari per kWh, mentre le batterie allo stato solido potrebbero costare tra 400 e 800 dollari per kWh entro il 2026. Tuttavia, i produttori stimano che i costi possano ridursi rapidamente, rendendo la tecnologia più accessibile.
Secondo i dati della Japan Science and Technology Agency, nel 2023 il costo di produzione delle batterie allo stato solido variava tra 430 e 2500 dollari per kWh.
Le proiezioni future sui costi delle batterie allo stato solido variano in base allo scenario considerato. In quello più ottimistico, il prezzo iniziale di 430 dollari per kWh seguirà una tendenza al ribasso fino a 140 dollari per kWh entro il 2028, rendendole comparabili alle attuali batterie agli ioni di litio. In uno scenario intermedio, il costo, stimato a 1465 dollari per kWh nel 2023, si dimezzerà intorno alla metà del 2026, scendendo poi a 286 dollari per kWh nel 2030, rimanendo comunque superiore a quello delle batterie tradizionali. Infine, nello scenario più sfavorevole, con un costo iniziale di 2500 dollari per kWh nel 2023, il prezzo diminuirà più lentamente, raggiungendo 480 dollari per kWh nel 2030, circa tre volte e mezzo il prezzo delle batterie agli ioni di litio attuali.
Nissan invece prevede un calo più marcato, stimando 75 dollari per kWh nel 2028 e 65 dollari negli anni successivi. La transizione verso questa tecnologia, quindi, dipenderà dalla capacità dell’industria di superare le sfide produttive e dalle fluttuazioni dei costi delle materie prime.
La Cina corre veloce con l’intelligenza artificiale
Non dimentichiamo che l’intelligenza artificiale potrebbe svolgere un ruolo chiave in questo processo, rivoluzionando la ricerca e lo sviluppo delle batterie grazie all’analisi avanzata dei dati e all’ottimizzazione dei processi produttivi. Secondo Ouyang Minggao, Professore dell’Accademia Cinese delle Scienze, l’efficienza della ricerca sulle batterie potrebbe aumentare di uno o due ordini di grandezza, con una riduzione dei costi compresa tra il 70% e l’80%.
In questo contesto, il China All-Solid-State Battery Industry-University-Research Collaborative Innovation Platform (CASIP), istituito con il supporto di giganti del settore come CATL e BYD nel gennaio 2024, si pone l’obiettivo di promuovere lo sviluppo accademico e industriale delle batterie allo stato solido in Cina.
Grazie all’integrazione dell’intelligenza artificiale e ai progressi tecnologici, l’industria potrebbe raggiungere più rapidamente la competitività economica, lasciando aperta la possibilità di un abbattimento ancora più significativo dei costi.
Quindi, cosa ci possiamo aspettare?
Le batterie allo stato solido rappresentano una delle innovazioni più attese nel settore automobilistico, ma la strada verso la produzione su larga scala è ancora lunga. Se i produttori riusciranno a mantenere le promesse fatte finora e a ridurre i costi, questa tecnologia potrebbe segnare il definitivo sorpasso delle auto elettriche sulle motorizzazioni a combustione interna.
Il 2030 potrebbe essere davvero l’anno della svolta, ma solo il tempo e il mercato potranno confermarlo. Per ora, teniamo i piedi per terra: le batterie allo stato solido arriveranno, ma i progressi delle tecnologie attuali potrebbero riservare sorprese inaspettate.
(2-segue)
- LEGGI anche e guarda il VIDEO: Batterie auto a stato solido? “Le vedremo fra dieci anni”
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E vedrete quando arriveranno le batterie allo stato insolito… ☝️
Hahahahahaha
Bella, complimenti.
Ma no, scherza? Sono le batterie quantistiche, studiate (appunto) coi computer quantistici e chiamate così in onore del gatto di Schrödinger.
Si sa ancora pochissimo sulle batterie allo stato insolito, se non che teoricamente possono essere nello stesso istante sia completamente scariche sia completamente cariche. E giocando su questa cosa, pare che si possano ricaricare quasi all’istante già a 3 kw.
Il problema è che non si riesce a stabilizzare la cosa e pare che per adesso a volte riesci a muoverti, a volte no, e quindi parti, ma non sai quando arrivi, a volte ti fermi, stai fermo 10 minuti, poi la macchina riparte di colpo senza avvisare…
E per l’appunto è il problema che stanno cercando di risolvere.
https://www.qualenergia.it/articoli/super-veloci-efficienti-potenzialita-batterie-quantiche/
..vorrei tanto.. perculare.. questo tipo di news
ma sono combattuto.. all’epoca ero complice di ricerche simili, quando c’era la corsa a realizzare qbits usabili per i computer, e nei comunicati divulgativi facevamo anche noi una bella supercazzola
Ma infatti! Ricollegandomi all’articolo che ha segnalato dove si parla di collaborazioni fra Italia e Asia, avevo letto distrattamente tempo fa sull’ANSA che le prime batterie allo stato insolito avevano creato dei fenomeni imprevedibili di distorsione spazio temporale a bordo dei veicoli su cui le stavano testando e praticamente parrebbe che sia successo che un povero ingegnere cinese è improvvisamente sparito credo dai laboratori della CATL tipo a Shangai ed è ricomparso terrorizzato in Abruzzo all’interno dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso.
Il poveretto dallo spavento si è mangiato un chilo di arrosticini, poi si è calmato e non voleva più tornare in Cina ma sosteneva di volersi trasferire ad Avezzano. Alla fine l’ha rimpatriato un po’ controvoglia l’ambasciata cinese.
Solo un piccolo ragionamento, se io volessi passare prima o poi all’elettrico ma ho ancora un’auto funzionante, perchè dovrei acquistare una BEV ora piuttosto che fra 4 o 5 anni quando avrò batterie allo stato solido, molte più colonnine di adesso magari pure vicino casa per ricaricare la notte, magari un prezzo dell’energia più basso grazie alle rinnovabili e inoltre l’auto non che acquisto mi si svaluta decisamente meno rispetto a una che monta le odierne batterie. Continuare a fare annunci che poi anno su anno si spostano in avanti sinceramente non mi sembra una “politica” molto furba
Osservazione sensata, se non fosse che a volte questi annunci servono per sostenere le azioni in Borsa, rassicurando gli investitori che ci sono grandi novità in arrivo. A volte, Tesla docet, queste esigenze arrivano prima della necessità di non scoraggiare la clientela dall’ acquistare oggi. Così va il mondo…
In attesa di mangiare il “pollo arrosto” domani…poi dopodomani…tra un mese .. intanto mangiamo l’ottimo uovo che abbiamo attualmente.
Nel caso specifico Antonio.. se (e solo Se) la tua attuale vettura non richiede (o richiederà) costi manutenzione straordinaria elevati.. magari puoi “tirare avanti” ancora un po’ ed accantonare risorse per momenti più favorevoli di adesso (nuovi modelli più capaci) e con ancora più HPC in giro (ne vedo realizzare tante in giro dove mi sposto).
Se invece prevedi di dover spendere su una vettura già anziana… Meglio cambiarla prima! (conosco troppi, troppi casi di persone che han speso cifre importanti su auto vecchie…per poi doverla abbandonare e magari spendere per comprare… un’ altra auto vecchia..che è sempre e comunque un rischio; anche perché dopo il 1994 tutte le auto sono più “complicate” (iniettori, centraline, catalizzatori, turbine etc etc . Basta poco per buttare soldi).
Dato il fitto elenco di presentazione nuovi modelli di quest’ anno… Se fai tanti giri di co cessionarie (tra “italiane”, cinesi, coreane etc) qualcosa che merita si trova sicuramente.
Quando uscirà tra 3 o 5 anni qualcosa di “mirabolante” di sicuro farà deprezzare qualsiasi auto circoli (sia BEV che ICE..chi le comprerebbe ancora??), ma non renderà inutilizzabile ciò che già hai e funziona.. se va bene la usi tu… altrimenti la “passi ad altri” e ne prendi una adeguata alle nuove necessità.
Damiano, la mia sportage va ancora bene (e qua mi “tocco” dove non batte il sole), dovrò invece cambiare il RAV 4 dj mia moglie perché euro 1 e in Lombardia non circola e prenderemo quasi certamente una fascia C, però, come sai, una macchina simile nel mio box non entra e non ho AC a meno dj 3 km (niente carica notturna) sinceramente spendere oltre 30 – 35 k per una BEV che poi dovrei ricaricare io (in quanto mia moglie mi ha già detto che lei mezz’ora dopo il lavoro a una colonnina non ci pensa lontanamente a starci foss’anche 2 volte alla settimana) spendendo 0,65 euro al kw … magari anche no.
Alla fine prenderemo o una fullhybrid (tipo la MGZS O HS non appena esce) o una renegate (a mia moglie piace) con pochi anni e pochi km (30000 – 35000 max) su cui montare il solito GPL.
Queste sono le mie “uova”, alla gallina ci penseremo nel 2035 se prezzi di acquisto e colonnine non saranno da “gioielleria” come ora.
Se “la toccatina” sulla Sportage funziona .. la terrei almeno fino all’uscita della EV4.. molto interessante..ma anche le Leapmotor C10 (da vedere se arrivano e-REV oltre BEV, con prezzi abbordabili).
Per il RAV4 Euro 1.. assolutamente d’accordo sul cambio; le mogli vanno accontentate (sennò… !!) e la 2a auto di famiglia immagino faccia pochi km.. meglio full-hybrid (lascerei perdere il GPL in after market, che porta costi nel tempo che mangiano il risparmio sulla benzina, tra l’altro con “accise calanti”; nb il Renegade ha un motore che richiede impianti GPL abbastanza costosi; come modello credo attenda un aggiornamento a breve visto che in estate esce la nuova Compass – pure BEV e mildhybrid).
Damiano fintanto che non si risolve il problema ricarjca (con una AC per ricaricare la notte se non sotto casa almeno entro 500 metri) una BEV per me non ha senso ne ora ne tra 4- 5 anni …soprattutto ai prezzi odierni … per i km che faccio ik attualmente sarebbero soldi buttati.
Vedremo…tra 5 anni 👋
Si si vedremo …chiaramente posso/spero di sbagliarmi ma visto come è andata fin’ora posso dire di non essere per nulla ottimista?
No..resta ottimista! Intanto perché…la fatica è la stessa che pensare male..
Poi perché è doveroso pensare ed agire per migliorare.
E poi perché ci sono comunque segnali che ..poi migliorerà 😉😁
Bhe c’è da dire che mia moglie ancora per 3 anni lavora (poi finalmente anche lei sarà in pensione) per cui ora fa più km di me … e comunque alla fine, per evitare inutili discussioni, sceglierà lei (anche se come al solito il grosso lo pagherò io).
Per la BEV futura vedremo cosa succederà da qui al 2035, tanto cambiato il RAV non abbiamo nessuna fretta di spendere altri soldi.
Le mogli hanno punti di vista diversi da noi “maschietti” 😂
Se da pensionata farà pochi km/anno con la sua macchina… potrà scegliere quella che preferisce, con qualunque motore si troverà meglio (anche se consiglio di andare assieme a provare -entrambi- le novità.. che potrebbero piacere di più), anche se consiglio di pensare ad esigenze di guida più adatte a chi vuole o deve guidare “agevolato” da assenza di cambio e frizione (ho avuto clienti che dovevano sostituire disco frizione ad ogni tagliando 15k km! con l’ età rallenta la sincronia pedali e si tende a tenere il piede appoggiato sul pedale frizione..povero reggispinta!)
Anche io attendo che mia moglie “si liberi” tra 2 o 3 anni…e vedremo se sostituire la sua ICE (ma 10km km anno scarsi .. potrebbe tenerla..o cambio io nuovamente..anche se la mia BEV potrebbe tenerla lei, se sotto-quotata).. magari per usarne 1 sola, visto che quotidianamente mi sposto più in bici e a piedi che con l’ auto (città piccola…ma trafficata..)😉👋
Se hai un box, hai anche la possibilità di installare un punto di ricarica, sia esso una Schuko, una presa industriale oppure una Wallbox.
Non ci sono limiti tecnici per non poterlo fare.
Quindi non avresti bisogno di nessuna colonnina pubblica per la ricarica giornaliera.
Personalmente son convinto che prima di attendere la “maturazione” della tecnologia a stato solido devono “maturare” altre due situazioni:
– la prima ed indispensabile: la Coscienza del Perché vanno abbandonati gli idrocarburi al più presto (prima che i disastri climatici ci spazzino via noi e tutte le nostre carabattole a petrolio e gas)
la seconda, comunque fondamentale: esser molto, molto più veloci a creare ecologia ed Economica energia disponibile, aumentando la diffusione su tutto il territorio in modo che qualunque veicolo NEV sia rifornibile in tempi Accettabili ( bisogna maturare anche un cambio di mentalità, soprattutto in ambito lavorativo; non deve essere considerato “normale” percorrere centinaia/migliaia di km da forsennati del volante !).
Se saranno soddisfatte le due condizioni sopra forse scopriremo che anche l’attuale tecnologia va già piuttosto bene… basta solo renderla disponibile a tutti con punti di ricarica e prezzi ragionevoli.
MG ha già in realtà portato al debutto la tecnologia semisolida attraverso il brand IM Motors creato in collaborazione con Alibaba, ed è la berlina L6 a 900 volt e batterie da 100 o 133 kWh capaci di gestire ricariche a 400 kW e di garantire fino a 1.000 km di autonomia CLTC. La L6 è venduta in Cina a partire da 275.900 yuan che cirrispondono a circa 36.000 € con un sovrapprezzo del 10% circa rispetto alla versione con batterie al litio.
pacchi batteria semi-solide cinese densità 260 Wh-kg su grandi formati;
per pacchi batteria di taglia minore, l’involucro incide un po’ di più nel peso,
diciamo avremmo densità 250 Wh-kg per pacchi batteria di taglia minore
>> 25 KW-h per ogni 100 kg di “zavorra” sull’auto (e in parte compensata dalla parte meccanica dell’auto BEV più leggera rispetto alle ICE)
>> compatta B Stellantis/Renault,
pesa 1450 kg, di cui 350 kg di batteria (Renault qualcosa meno)
avrebbe (25 KW-h) x (3,5 quintali)= 87,5 KW-h
>> compatta A come Dacia Spring
pesa 990 kg, di cui 186 kg di batteria
avrebbe (25 KW-h x 1,86 q )= 49 KW-h
quindi come tecnologia, almeno parlando di auto e non di aerei, ci saremmo già con l’esistente (semi-solide), bisogna attendere che scendano non di prezzo e si diffondano anche da noi.. diciamo 3 anni?
l’elettrico è semplice, non come il termico. (cit. tutti i bevvari)
Nel settore delle due ruote, l’Italia fá bella figura grazie alla moto stradale Zefiro con batteria a stato semi-solido https://www.vaielettrico.it/hurba-zefiro/
visto ora le informazioni aggiornate, densità batteria completa della Zefiro circa 200 Wh-kg, un buon +10% meglio delle moto concorrenti premium
C’è SAIC che dovrebbe portare in commercio una semi-solida da 150 KWh entro l’estate.
Con prezzi, da quel che ho capito, non lontani dalle odierne NCM.
Vediamo se è vero. Considerando che un pacco batteria da 100KWh, se unito ad una buona efficienza, è piú che sufficiente una tecnologia come le semi-solide potrebbero ridurre il peso di almeno di un centinaio di Kg su pacchi di grande capienza.
Mica briciole.
La batteria di Nio esiste, si può trovare alle swap station in cina. È stata commercializza già diversi mesi fa.
Ottimo articolo, complimenti
Mi associo ai complimenti
e segnalo una possibile informazione, se ho capito correttamente:
il freno al rischio di crescita dei dendriti, forse anche alcuni tipi nuovi di anodi, ma perlopiù lo fa soprattutto l’elettrolita di tipo nuovo, che sia liquido con nuovi addittivi studiati sempre meglio (come nelle batterie di ultima generazione già in commercio), o che sia in gel (semisolide), o ancora meglio se è solido (materiali ossidi ceramici/polimerici, che come scritto sostituiscono anceh il separatore)