Il futuro delle batterie automotive si gioca su nuove chimiche, controllo della filiera delle materie prime strategiche, scalabilità industriale. E lo scrive l’Asia. All’Europa restano spazi nelle applicazioni di nicchia, ma, soprattutto, nel nuovo business del riciclo che diventerà strategico nei prossimi anni. Lo dice a Fuoco Amico Marco Righi, cofondatore e presidente di Flash Battery, azienda reggiana leder nelle batterie LFP per veicoli industriali, mezzi agricoli e nautica.
Le nuove chimiche: il sodio e lo stato solido
Tra le nuove chimiche emergenti, Righi punta sulle batterie agli ioni di sodio, in prospettiva più economiche per l’abbondanza della materia prima, più durature e sicure, più performanti alle basse temperature. Quando saranno industrializzate su larga scala si affermeranno nell’accumulo statico (BESS) e nell’automotive, limitatamente però ai furgoni e ai veicoli leggeri entry level. Tuttavia questa chimica, con le sue oltre 10 varianti, sconta limiti invalicabili di densità energetica: troppo pesanti e troppo voluminose per soppiantare le classiche LFP e NMC nelle auto di massa, dove serve grande autonomia.
Al contrario le batterie ad elettrolita a stato solido, con una densità energetica doppia o tripla, rappresenteranno il salto di qualità definitivo per la mobilità elettrica. Ma Righi mette in guardia contro i facili entusiasmi. «Industrializzarle sta richiedendo più tempo del previsto: cominciano ad equipaggiare i veicoli di test – dice – ma metterle poi a punto per la mass production richiederà qualche anno. Mi aspetto di vederle in strada attorno al 2030». I problemi da risolvere sono la sicurezza («In Flash Battery abbiamo testato qualche cella a stato semi solido, con pessimi risultati» ci dice) e la resistenza allo stress meccanico, in particolare per quelle super performanti al litio metallico. In sostanza, «tanta energia in poco spazio e poco peso si paga ancora in termini di sicurezza e affidabilità».
Le batterie LFP “possono migliorare ancora”
La buona notizia è che le chimiche esistenti, in particolare quella LFP (litio-ferro-fosfato) ormai prevalente, hanno ancora margini di miglioramento. «Quando fondammo Flash Battery nel 2010 – ricorda Righi – le celle LFP avevano una densità energetica inferiore a 100 Wh al kg. Oggi siamo a quasi 200 Wh per Kg. Un altro piccolo salto arriverà con l’aggiunta di manganese che porterà la densità a 220-230 Wh/Kg senza pregiudicare i vantaggi di costo e durata».
La scorsa settimana il costruttore cinese FAW ha presentato una batteria semi solida litio-manganese da 142 kWh, 1.000 km di autonomia e una densità energetica addirittura superiore a 400 Wh/Kg.
Restando alle buone notizie, Righi conferma “dal campo” la resistenza delle batterie LFP. «Abbiamo casi di batterie utilizzate per accumuli stazionari che sono arrivate a toccare gli 8.000 cicli. Nell’impiego sui veicoli, dove le celle devono esprimere prestazioni più elevate in termini di velocità di carica e scarica, non scendiamo mai sotto i 3.000-4.000 cicli (da un milione a un milione e 400 mila km n.d.r.) La chimica NMC è più sensibile alle modalità d’uso e comunque meno resiliente: si fa fatica a superare i 1.000 cicli. Poi c’è il caso della mia Tesla…».
I recenti aumenti nel prezzo del carbonato di litio (+ 50% nell’ultimo mese e mezzo) hanno origini non strutturali – un aumento dei margini dei produttori e una nuova tassa sull’export del 9%- e quindi saranno temporanei. Tuttavia «il prezzo delle celle è aumentato del 20%, che non è poco – commenta Righi -: per quest’anno la consueta discesa dei prezzi delle batterie finite si arresterà».
Gigafactory: l’Europa ha perso la partita
Ma la partita si gioca ormai tutta in Asia, dove centinaia di aziende competono in ogni segmento delle filiera e migliaia di ricercatori fanno a gara per escogitare nuove soluzioni. All’Europa mancano i volumi, le competenze, la necessaria velocità di reazione, un giusto rapporto fra investimento e ricavi. «E’ impensabile che qui da noi qualcuno inventi la formula magica: la produzione delle celle in Europa l’abbiamo persa. In Cina ho visto una gigafactory da 3 GWh, nata da zero in un anno e mezzo con un investimento di 70 milioni di euro. In Europa lo stesso impianto costerebbe il doppio e richiederebbe 3 anni almeno». Possiamo sperare al massimo in qualche joint-venture. Ma la produzione delle batterie va a braccetto con quella delle auto elettriche finite che in Europa non decolla (e in Italia sta sparendo).
Facciamo squadra per tenerci almeno recupero e riciclo
Europa senza speranza, quindi? «Penso che l’Europa e l’Italia abbiano ancora un’opportunità: il recupero e il riciclo delle materie prime» risponde Righi. «Fra qualche anno avremo milioni di batterie a fine vita: una miniera di materie prime strategiche – aggiunge -. Dobbiamo farci trovare pronti a lavorarle e tenercele». Oggi il meccanismo è perverso: ogni batteria viene trasportata come rifiuto pericoloso, disassemblata, fusa nella cosiddetta “black mass” che raccoglie tutti i minerali preziosi, quindi spedita in Cina per l’estrazione e la raffinazione degli elementi base. Costo 4 € al Kg. Eppure il 95% di quel Kg può “rinascere” come materia prima di grande valore.
Spiega Righi: «Bruxelles ha emanato la direttiva Battery Rergulation che dovrebbe stimolare la nascita di un mercato europeo delle batterie a fine vita. Ma ogni Paese è libero di recepirla come crede e questo sta creando un delirio di regole diverse. Se lavorassimo invece come squadra potremmo creare una rete capillare di raccolta, smontaggio e lavorazione primaria, con alcuni grandi hub europei di raffinazione della black mass. Qui anche l’Italia potrebbe avere un ruolo importante».
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Complimenti ai responsabili di Flash battery, per come hanno sviluppato la loro attività industriale, e perchè mentre lavorano tanto li vediamo anche ogni tanto scherzare/sorridere
dalle spiegazioni qui su Vailettrico e su Flash battery dei progetti di riciclo batterie di Renova, se ho capito
0) movimentare le batterie di trazione smontate dalle auto radiate, su camion verso un centro di riciclo lontano, avrebbe costi alti dovuti agli imballaggi speciali resistenti agli incendi attualemente previsti, perché la batteria completa usata è un oggetto grande e chiuso “ignoto” potenzialmente ancora carico di elettricità e potenzialmente danneggiato, che potrebbe incendiarsi durante il trasporto il linea teorica
1) allora idealmente in fianco ad ogni centro demolizione auto potrà esserci una postazione attrezzata (anche piccola, con un paio di addetti, ma con gli attrezzi sollevatori e un grosso banco di lavoro comodo) per eseguire il disasseblaggio in loco delle componenti delle batterie auto dismesse; già una volta separati i moduli della batteria, ispezionati, e scaricati da eventuali tensioni elettriche residue, i costi di imballaggio e trasporto verso un centro di riciclo se ho capito sarebbero più accettabili, rispetto alla batteria completa
2) ancora meglio se la stessa postazione che fa il disassemblaggio, arrivasse anche a “pulire” completamente le celle dai componenti esterni separabili (barre e cavi di alluminio, rame, plastiche) e potesse permettersi di avere il macchinario per tritare meccanicamente le celle (mi pare la triturazione venga fatta sottovuoto o in atmosfera di azoto per evitare incendi)
se ho capito, il risultato della trituazione sarebbe la black mass, più o meno pura..da mettere in fusti.. non ho capito se verrebbero già separati, scolati a parte, o meno gli elettroliti liquidi.. in ogni caso il risultato sarebbero fusti di black-mass spedibili su camion senza costi particolari
3) la spedizione della black-mass sarebbe fatta verso centri più grandi e centralizzati che sarebbero attrezzati con i macchinari più costosi e complessi per i processi finali di centrifugazione / separazione meccanica e di liscivazione (possibilmente del tipo moderno solo debolmente acida) per separare i vari metalli.. e come si diceva possibilemnte farlo in Italia o in Europa, non rispedenendo i fusti in Cina
l’idea del “sistema completo” di Renova se ho capito sarebbe circa questa:
– perfezionare (anche lato procedure, normative, etichetttura dei materiali, ergonomia, ed eventuale recupero celle-moduli particolarmente sani per riutilizzo) delle piccole stazioni di smontaggio celle
– perfezionare/semplificare un macchinario per la triturazione da proporre o meno direttamente insieme alle stazioni di disassenblaggio
– predisporre o collaborare con centri più grandi dove invece portare i fusti di black-massa per fare la liscivazione dei metalli