Un’innovazione nella progettazione delle batterie al litio a sostegno della crescita dell’industria dei veicoli elettrici
Se l’UE vuole raggiungere il suo obiettivo di ridurre del 30 % il livello di emissioni di gas a effetto serra registrato nel 2021 in meno di 10 anni, sulla strada dovranno circolare molto presto molte più automobili elettriche. Le batterie agli ioni di litio sono il fulcro della tecnologia dei veicoli elettrici, per la quale i produttori asiatici sono gli attuali dominatori del mercato. Il progetto SAFELiMOVE, finanziato dall’UE, ha sviluppato una batteria agli ioni di litio che migliorerà le prestazioni dei veicoli elettrici, spianando la strada all’aumento della produzione di tali batterie in ambito europeo. Secondo Maria Martínez, la coordinatrice del progetto: «SAFELiMOVE ha creato innovazione in cinque principali settori tecnologici: sviluppo di materiali per il catodo a ossidi stratificati ricchi di nichel; materiali per l’anodo in litio metallico con elevata capacità specifica; innovativi elettroliti ibridi polimerici-ceramici; implementazione di tecniche di ottimizzazione e studio di diverse interfacce per un trasporto efficace del litio e, infine, creazione di know-how per lo sviluppo di una produzione su scala industriale di batterie allo stato solido.»
Batterie, prima e dopo
Le batterie ricaricabili agli ioni di litio dominano il mercato dei veicoli elettrici. Tali dispositivi sono costituiti da un materiale grafitato per l’anodo, un ossido metallico di transizione di litio per il catodo e un liquido a base di carbonio per l’elettrolita. Queste batterie, che sono caratterizzate da un’alta densità energetica, presentano tuttavia anche dei problemi. Innanzitutto, nell’attuale contesto di crescita del mercato dei veicoli elettrici l’approvvigionamento delle materie prime critiche è destinato a diventare sempre più difficile. Problematiche inoltre risultano le carenze legate all’elettrolita liquido: il materiale è infiammabile, per cui l’esposizione a una quantità di calore troppo elevata costituisce un pericolo. I principali obiettivi di SAFELiMOVE hanno riguardato gli svantaggi associati alle batterie agli ioni di litio. L’équipe del progetto ha progettato una batteria priva di grafite che impiega una quantità ridotta di cobalto negli elettrodi e contiene un elettrolita ibrido polimerico-ceramico allo stato solido in grado di garantire un funzionamento più sicuro del dispositivo rispetto alle batterie in cui sono presenti elettroliti organici liquidi.
Miglioramenti a non finire
L’innovativa progettazione della batteria concepita dal progetto fornisce svariati vantaggi. Oltre alla maggiore sicurezza garantita dall’impiego di un elettrolita allo stato solido, i cambiamenti introdotti da questa tecnologia basata sul litio metallico ad alta densità energetica consentono di incrementare l’autonomia di guida del veicolo di 300 km in un’unica ricarica. La futura tabella di marcia per il 2030 della tecnologia di SAFELiMOVE punta a ridurre il tempo di ricarica richiesto dalla batteria e ad abbassare il costo complessivo della stessa. Il team del progetto ha conseguito numerose scoperte rivoluzionarie in ambito tecnologico per quanto concerne la progettazione della batteria. Secondo Martínez: «Il nostro lavoro ha consentito di raggiungere la prima generazione di un prototipo allo stato solido da 1 Ah caratterizzato da una densità di energia gravimetrica e volumetrica media pari rispettivamente a 250 Wh/kg e 500 Wh/L.» In merito alle fasi future del progetto, gli sviluppatori intendono fabbricare un prototipo dotato di una capacità di 10 Ah per poi integrarlo in un modulo batteria da 24 volt. Oltre a offrire ai possessori di veicoli elettrici benefici in termini di aumento delle prestazioni e della sicurezza, SAFELiMOVE ha fornito gli strumenti di ricerca e sviluppo per i materiali e la progettazione delle batterie necessari a far progredire le industrie dell’UE. Nel consorzio del progetto hanno preso parte ricercatori, produttori di materiali, aziende specializzate nella fabbricazione di batterie e case automobilistiche. Le grandi ambizioni in relazione agli obiettivi di sostenibilità hanno consentito la realizzazione di numerose innovazioni tecnologiche in tutta Europa. SAFELiMOVE costituisce un eccellente esempio di come questo tipo di sviluppi sia in grado di apportare simultaneamente vantaggi per consumatori, produttori e ambiente.
Parole chiave
SAFELiMOVE, batterie al litio metallico allo stato solido, progettazione delle batterie, EV, batterie agli ioni di litio, veicolo elettrico, elettrolita polimerico-ceramico
