Tecnologia di batterie agli ioni di litio senza cobalto per la prossima generazione di veicoli elettrici
I veicoli elettrici (EV, electric vehicle) hanno compiuto passi da gigante negli ultimi anni, ma vi sono ancora diverse limitazioni associate alle loro batterie: la breve autonomia di guida, i lunghi tempi di ricarica e i costi elevati figurano tra le problematiche più significative. Il processo di evoluzione della tecnologia delle batterie dovrebbe consentire di affrontare tali questioni. Il progetto COBRA, finanziato dall’UE, è stato istituito allo scopo di rivoluzionare l’universo dei veicoli elettrici mediante lo sviluppo di una tecnologia per batterie agli ioni di litio che non impiega cobalto, destinata alla prossima generazione di automobili elettriche. Secondo Jordi Jacas, il coordinatore di COBRA, il progetto si propone di introdurre avanzati componenti sostenibili per migliorare la sicurezza e le prestazioni, sia a livello di pacco batterie che di cella. «Il nostro obiettivo è sviluppare una nuova tecnologia di batterie agli ioni di litio in grado di superare le numerose limitazioni che affliggono le batterie per i veicoli elettrici», afferma Jacas, ricercatore senior attivo presso il dipartimento che si occupa di batterie del Catalonia Institute for Energy Research.
Sostenibilità, sicurezza e prestazioni
Il cobalto, il cui simbolo è Co, è un importante ingrediente nella produzione dei catodi per le batterie agli ioni di litio, tanto che i costi a esso associati ammontano a un quarto di quelli totali per ciascuna batteria. Tuttavia, data la sua scarsa abbondanza e i prezzi notoriamente volatili che lo caratterizzano, gli scienziati stanno cercando soluzioni per eliminarlo dalle batterie. COBRA è nato dalla necessità di creare materiali sostenibili privi di cobalto che garantiscano migliori prestazioni catodiche e un sistema di gestione della batteria avanzato per incrementarne la sicurezza e l’efficacia. La combinazione di queste due caratteristiche ha portato alla creazione di COBRA, che ha lavorato allo sviluppo di un’innovativa tecnologia catodica priva di cobalto in grado di fornire una maggiore capacità rispetto agli elettrodi attualmente a disposizione, oltre a operare ad alta tensione. L’équipe di ricerca ha inoltre approfondito i compositi a base di silicio ottenuti dal riciclaggio del flusso di rifiuti, puntando ad aumentare la durata delle prestazioni nell’anodo e cocentrandosi sulla sicurezza e sulla stabilità dell’elettrolita. Ma non finisce qui: COBRA ha per di più cercato di migliorare la sostenibilità e le prestazioni riducendo al contempo i costi a livello di cella. L’équipe ha condotto una ricerca a livello di pacco batterie che ha previsto l’integrazione di sensori, lo sviluppo di un avanzato sistema di gestione delle batterie, nonché il collaudo e la convalida dello stesso sistema. Jacas ha sottolineato che l’obiettivo finale di COBRA era quello di realizzare un dimostratore con un obiettivo di costo molto specifico, inferiore ai 90 EUR per kWh. «Abbiamo introdotto studi di analisi del ciclo di vita nelle fasi iniziali per garantire un impatto negativo minimo sull’ambiente», dichiara. «COBRA intende migliorare tutti gli aspetti delle batterie allo scopo di creare una tecnologia competitiva in termini sociali, ambientali, prestazionali e di costi», aggiunge Jacas.
Da fornitori e produttori a utenti finali e organismi di certificazione
«L’implementazione di un progetto richiede la collaborazione di un consorzio di molteplici parti interessate e l’adozione di un approccio multidisciplinare, in modo da assicurare il coinvolgimento di vari soggetti lungo la catena del valore: dai fornitori di materiali e i produttori agli utenti finali, passando per gli organismi di certificazione», afferma. «Il fatto che tutti i partner del progetto siano europei garantirà la ritenzione delle conoscenze, nonché della commercializzazione, in Europa.» In tal modo sarà possibile superare i punti di frattura critici presenti tra le parti interessate e garantire che i risultati di COBRA saranno utilizzati a livello commerciale. In tal senso, l’importanza strategica del progetto per la competitività europea appare evidente. «I principali esiti del progetto saranno una rapida implementazione per lanciare una produzione di massa competitiva e d’avanguardia della generazione 3b di celle agli ioni di litio, l’incremento della sicurezza delle batterie agli ioni di litio, l’aumento delle densità energetiche a livello di cella e non solo», spiega Jacas. Il progetto COBRA mostra un futuro promettente per i veicoli elettrici rendendoli più sicuri, incrementandone l’efficienza e riducendone l’impatto ambientale.
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