tecnologia
Auto elettriche, batterie allo stato solido. Il futuro secondo il Made in Italy
Piaccia o no, le auto elettriche sono il futuro prossimo dell¡¯industria dell¡¯auto. Piaccia o no, nello stesso futuro prossimo l¡¯industria dell¡¯auto avr¨¤ un grosso nodo da sciogliere: quello delle batterie. La batteria ¨¨ il cuore dell'auto elettrica nonch¨¦, oggi, una delle componenti pi¨´ costose da costruire. Dalla batteria dipendono non solo l'autonomia, ma anche le prestazioni, i tempi di ricarica e il prezzo finale dell'auto.?Ma anche la sicurezza perch¨¦, ¨¨ inutile negarlo, ancora oggi ¨¨ impossibile dire che le batterie delle auto elettriche siano sicure al 100%: purtroppo capita ancora, anche se molto meno che in passato, che un'auto elettrica vada "inspiegabilmente" a fuoco. La spiegazione, per¨°, di solito c'¨¨ e va cercata proprio nella batteria che, per colpa di un comportamento errato del guidatore o di un difetto di fabbrica, si ¨¨ danneggiata causando una o pi¨´ reazioni chimiche che hanno portato all'incendio. Una delle possibili risposte al rischio incendio ed esplosione delle batterie, che da anni l'industria prova a far diventare realt¨¤ con milioni e milioni di euro di investimenti in ricerca, sta nelle cosiddette batterie allo stato solido. Questo tipo di batterie, dicono i ricercatori che le stanno mettendo a punto, sono "intrinsecamente sicure" perch¨¦, per come sono fatte, al loro interno non possono avvenire quelle reazioni chimiche che scatenano l'incendio della batteria. Al netto di pesanti danneggiamenti o manomissioni, chiaramente.
STATO LIQUIDO VS SOLIDO
¡ª ?Sulle auto elettriche e ibride oggi l'industria automobilistica usa diversi tipi di batterie, con forme e formule chimiche anche molto diverse tra loro, ma tutte a ioni di litio e tutte con elettrolita "allo stato liquido". Queste batterie, sintetizzando al massimo, sono formate da tre elementi principali: un polo positivo (detto catodo), un polo negativo (detto anodo) e un liquido o gel attraverso il quale si muovono gli elettroni (detto elettrolita).?Le batterie dette "allo stato solido" sono fatte in modo molto simile, ma l'elettrolita non ¨¨ un liquido o un gel: ¨¨ un solido, solitamente un materiale di tipo ceramico o un polimero. Questa "solidit¨¤" dell'elettrolita fa rima con "stabilit¨¤" e, in pratica, il fatto che l'elettrolita sia solido gli impedisce di andare a fuoco e/o di esplodere. Il tutto, tra l'altro, con altri vantaggi come una maggiore quantit¨¤ di energia elettrica che ¨¨ possibile accumulare rispetto alle batterie tradizionali con elettrolita "allo stato liquido" (a parit¨¤ di peso e dimensioni della batteria).
LA FABBRICA DI BATTERIE
¡ª ?Mentre gi¨¤ oggi nel mondo ci sono ormai diverse "gigafactory" che riescono a produrre in grandi quantit¨¤, e a costi sempre inferiori, le tradizionali batterie ad elettrolita liquido lo stesso non si pu¨° dire per le batterie allo stato solido. Al momento, infatti, manca un processo industriale che permetta di produrre, in modo automatizzato ed economicamente sostenibile, batterie allo stato solido di dimensioni e capacit¨¤ sufficienti ad essere usate per le auto elettriche.?Ci sono molti studi che vanno in questa direzione, ma ancora nessun produttore ¨¨ in grado di costruire grandi quantit¨¤ di batterie allo stato solido per l'industria automotive. La mancanza di un processo industriale per costruire le batterie allo stato solido, tra l'altro, spaventa i costruttori stessi che, in questo delicatissimo momento storico di transizione, stanno spendendo miliardi di euro per realizzare le nuove fabbriche e le nuove linee produttive per le batterie allo stato liquido.?La paura ¨¨ molto semplice da spiegare, e anche comprensibile: se un produttore spende oggi qualche miliardo di euro per realizzare una gigafactory nella quale costruire batterie di un certo tipo, come far¨¤ tra qualche anno a spendere di nuovo da zero qualche altro miliardo di euro per cambiare tutto e costruire batterie di un altro tipo?
LO STUDIO
¡ª ?Se le batterie allo stato solido non sono ancora arrivate, quindi, ¨¨ anche per questioni industriali: mancano le fabbriche per farle e non si sa nemmeno come fare queste fabbriche, perch¨¦ non c'¨¨ ancora un unico tipo di batteria allo stato solido su cui scommettere. Ma ci sono tanti esperimenti, uno dei quali sembra accendere una speranza: la britannica Ilika Technologies, in collaborazione con la torinese Comau (gruppo Stellantis), ha portato avanti uno studio ¨C all¡¯interno di un progetto finanziato anche dal Governo di sua Maest¨¤ - sulla scalabilit¨¤ della produzione di un determinato tipo di batterie allo stato solido, sul quale Ilika lavora gi¨¤ da anni.?Lo studio, in pratica, serviva a dimostrare se e come si potr¨¤ passare dalla fase sperimentale a quella produttiva, e con che scala. I risultati sono promettenti: i processi di Ilika, nati in laboratorio sono scalabili, grazie al knowhow e alle tecnologie di Comau, a livello industriale e, tra l'altro, senza che il produttore di batterie si debba per forza dissanguare nel momento della transizione allo stato solido.?Circa due terzi dei macchinari oggi utilizzati per produrre le batterie tradizionali a ioni di litio con elettrolita allo stato liquido, infatti, possono essere riutilizzati anche per produrre le nuove batterie allo stato solido. Se tutto andr¨¤ come Comau e Ilika hanno previsto, quindi, i soldi investiti oggi per produrre le batterie che servono per stare sul mercato delle auto elettriche non verranno "buttati" domani, perch¨¦ gran parte dei macchinari potranno essere mantenuti anche nelle nuove linee produttive per le batterie di nuova generazione. "Ora dobbiamo passare alla fase successiva: entrare nel dettaglio di ogni macchinario di produzione delle batterie, passare dal concept al macchinario - spiega Gian Carlo Tronzano, responsabile globale del Battery Cell Global Competence Center di Comau - ? in fase di discussione un nuovo progetto, se approvato partiremo a ottobre e durer¨¤ due anni".
DAL CONCEPT AL MACCHINARIO
¡ª ?Da Tronzano passano tutti i progetti di ricerca sulle batterie pi¨´ avanzati di Comau, azienda che lavora da oltre dieci anni sulle tecnologie per la produzione di accumulatori di energia per l'industria automotive: "Siamo partiti dalla produzione dei pacchi, poi siamo scesi ai moduli, sia linee prototipali che di mass production, da due anni stiamo lavorando al cell manufacturing", ci spiega il fisico-manager.?Comau, per¨°, non produce batterie: produce i macchinari che servono per produrre le batterie. Per risolvere i problemi, insomma, di chi oggi deve spendere quei famosi miliardi di euro per fare i capannoni con dentro le linee produttive delle batterie e che, domani, dovr¨¤ spendere altri soldi per fare il passaggio dalla tecnologia allo stato liquido a quella allo stato solido.?Se sar¨¤ questa la scelta tecnica che vincer¨¤ sulle altre, e non ¨¨ detto che sia cos¨¬ perch¨¦ non si pu¨° sapere oggi, con certezza, quale tipo di batteria useremo domani: "? una gara di tecnologie - continua Tronzano - Le tecnologie si evolvono e non ¨¨ ancora chiaro quale sar¨¤ quella vincente. Per questo lavoriamo con pi¨´ partner e su pi¨´ fronti". Gi¨¤ oggi, d'altronde, Comau produce i macchinari necessari a realizzare batterie per diversi tipi di automobile: dalla mild hybrid alla 100% elettrica, con celle di ogni forma.
DAL MACCHINARIO ALLA MACCHINA
¡ª ?Le attuali batterie a ioni di litio con elettrolita allo stato liquido, quindi, sono probabilmente il ponte necessario per passare dalla mobilit¨¤ con motore termico a quella 100% elettrica. Ma non ¨¨ detto che tra dieci o quindici anni continueremo a usarle.?Quello che al momento ¨¨ possibile prevedere, e che l'esperienza di Tronzano conferma, ¨¨ che le prime auto elettriche con batteria allo stato solido saranno modelli di fascia alta, molto costosi. La nuova tecnologia, quindi, far¨¤ capolino prima nella gamma alta dei produttori premium: "La mia ipotesi ¨¨ che forse vedremo i primi prototipi gi¨¤ tra due o tre anni - spiega Tronzano - ma le vetture commerciali non arriveranno prima di cinque anni. Anche se spero di essere smentito dai fatti".?Vedremo, tra qualche anno, quali case automobilistiche riusciranno per prime a portare sul mercato le auto elettriche con batteria allo stato solido e, soprattutto, vedremo a che prezzo. Se questa tecnologia si riveler¨¤ effettivamente vantaggiosa, rispetto a quella attuale, allora forse entreremo in una lunga fase "allo stato solido", con una buona probabilit¨¤ che la linea di produzione dalla quale esce la batteria dell'auto che stiamo guidando sia made in Italy.
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