Potenziare l’innovazione nel settore delle batterie di nuova generazione
Mentre la maggior parte delle batterie attualmente in uso nei veicoli si basa ancora sulla tecnologia al piombo, sviluppata nel 1859, le batterie agli ioni di litio sono sempre più diffuse e alcuni tra i principali vantaggi offerti sono la maggiore densità energetica, una capacità di tensione superiore e il prolungamento della durata. «Il volume del mercato delle batterie agli ioni di litio cresce all’incredibile andamento del 25 % annuo», osserva Fabien Perdu, coordinatore del progetto TEESMAT (Open Innovation Test Bed for Electrochemical Energy Storage Materials) e membro della Commissione francese per le energie alternative e l’energia atomica. «È in corso una rivoluzione industriale: le batterie agli ioni di litio sono utilizzate in genere nell’elettronica di consumo, ma stanno diventando anche un fattore trainante della mobilità elettrica.» Stanno emergendo altre innovazioni nel settore delle batterie energeticamente efficienti, basate su sostanze chimiche differenti, tra cui le batterie di flusso redox, varie composizioni chimiche a base di zinco e i supercondensatori ibridi. «Sono inoltre numerosi gli sviluppi in corso nelle possibili tecnologie future, quali gli anodi in lidio metallico o silicone, le batterie al litio-zolfo e quelle organiche», aggiunge Perdu.
Sviluppo di un settore europeo delle batterie competitivo
L’innovazione in questo ambito rappresenta comunque una sfida impegnativa. «Lo sviluppo delle batterie implica un difficile compromesso tra vari criteri», spiega Perdu. «Mentre la singola ottimizzazione di questi criteri, quali densità energetica, capacità di stoccaggio, ricarica rapida e sicurezza, è di semplice attuazione, la loro combinazione può rivelarsi difficoltosa. Oltre a questo aspetto, è necessario comprendere, controllare o aggirare dozzine di reazioni chimiche ed effetti fisici.» Comprendere questi processi è quindi essenziale per lo sviluppo di un’industria europea delle batterie competitiva e lungimirante. La difficoltà risiede nel fatto che tali competenze non sono sempre di facile accesso, il che crea una strozzatura nelle fasi iniziali dello sviluppo di innovazioni inedite nel settore delle batterie. Il progetto TEESMAT, finanziato dall’UE, ha cercato di risolvere questa carenza fornendo un accesso semplice a tali conoscenze e tecniche, oltreché rafforzando le competenze attraverso la condivisione delle migliori prassi e dei risultati. L’obiettivo è stato raggiunto riunendo coloro in grado di offrire tecniche di caratterizzazione e competenze all’avanguardia e gli operatori industriali operanti nel campo delle batterie. «Abbiamo allestito, testato e lanciato questo banco di prova per l’innovazione aperta al fine di mettere gli utenti in condizione di accedere a tutti i fornitori di servizi attraverso un singolo punto di accesso», spiega Perdu. «Tali utenti di servizi possono essere considerati come futuri clienti che possono avvalersi di questa piattaforma per contattare gli esperti con i propri campioni e interrogativi irrisolti.» La piattaforma è accuratamente strutturata per aiutare i produttori a individuare la migliore combinazione di tecniche per la possibile risoluzione di ogni singolo problema. È quindi possibile inviare campioni ai fornitori di servizi pertinenti e collaborare per trarre conclusioni a partire dai risultati. Qualora consentito dalla normativa sulla privacy, le informazioni sui campioni testati, i risultati e le conclusioni vengono raccolte in una banca dati per garantire la condivisione delle migliori prassi. «Ad oggi, abbiamo gestito più di 700 campioni e condotto 250 test per oltre 40 casi degli utenti», afferma Perdu. «In tutti questi casi, grazie alla piattaforma, è stato possibile ottenere risultati che non sarebbero stati raggiungibili senza combinare tecniche complementari.»
Batterie più sicure, di maggiore durata e più verdi
Rientrano tra i principali successi lo sviluppo di un idoneo strumento di controllo della qualità per una valida evoluzione degli elettrodi, le batterie a tecnologia ibrida ricaricabili più velocemente e di maggiore durata e una soluzione per affrontare l’ossidazione del rame nelle applicazioni di stoccaggio dell’energia. Sempre grazie alla piattaforma è stato possibile individuare e collaudare un meccanismo per prevedere la durata delle celle agli ioni di litio per il settore automobilistico. «Siamo riusciti ad attrarre fornitori di servizi esterni che ci hanno aiutato ad ampliare il nostro portafoglio di competenze», aggiunge Perdu. «Il coinvolgimento di un maggior numero di utenti dei servizi contribuirà ad ampliare la nostra base di clienti futuri e a ricevere riscontri preziosi sulla piattaforma di TEESMAT.» I passaggi successivi prevedono la preparazione per la fase commerciale. «Dopo la conclusione del progetto che avverrà nell’agosto del 2022, la piattaforma rimarrà attiva come servizio a pagamento», spiega Perdu. «La nostra attenzione è quindi attualmente incentrata sugli aspetti operativi e di governance, oltreché sulla definizione di un elenco puntuale di tecniche di caratterizzazione da proporre.» Il progetto TEESMAT continuerà pertanto a svolgere un ruolo fondamentale nello sviluppo di un settore europeo delle batterie competitivo e tecnologicamente all’avanguardia. «Il nostro banco di prova per l’innovazione aperta ha concretamente ampliato le competenze su molteplici tecniche di caratterizzazione e le ha rese disponibili per l’industria delle batterie», dichiara Perdu. «Ci auguriamo di aver contribuito con il nostro operato alla realizzazione di batterie più sicure, di maggiore durata, più economiche ed ecologiche.»
Parole chiave
TEESMAT, innovazione aperta, banco di prova, batterie, ioni di litio, supercondensatori, litio, silicone, energia, elettrodi
