Il colosso cinese delle batterie CATL ha presentato la scorsa settimana una nuova batteria a ricarica rapida, una batteria che, secondo l’azienda, può aumentare l’autonomia fino a 400 chilometri (circa 250 miglia) in 10 minuti.
Si tratta di una ricarica più veloce praticamente di tutta la ricarica attuale dei veicoli elettrici e CATL sostiene che le nuove celle, che prevede di produrre commercialmente entro la fine del 2023, “apriranno un’era di ricarica superveloce dei veicoli elettrici”. Cioè, se il prodotto finito è in grado di mantenere le promesse dell’azienda in termini di capacità, durata e costi della batteria.
I veicoli elettrici rappresentano una quota crescente delle vendite globali di veicoli nuovi: il 14% nel 2022. Ma molti conducenti sono ancora preoccupati per l’autonomia limitata dell’attuale tecnologia delle batterie e sono scoraggiati dalla necessità di fermarsi per ricaricare per più di mezz’ora, anche a stazioni di ricarica veloce. L’innovazione nei materiali delle batterie, se combinata con i progressi nelle infrastrutture di ricarica, potrebbe aiutare a imitare la comodità delle auto a benzina e incoraggiare l’adozione di veicoli elettrici.
CATL, il cui nome è l’acronimo di Contemporary Amperex Technology Co. Limited, è il più grande produttore mondiale di batterie per veicoli elettrici. L’azienda fornisce celle alle principali case automobilistiche come Tesla, Mercedes e Volkswagen.
L’annuncio del mese scorso è l’ultima novità tecnologica di alto profilo dell’azienda quest’anno. Tra le altre cose, prevede di costruire batterie a materia condensata ad alta densità di energia per aerei e di produrre in serie nuove batterie per veicoli elettrici realizzate con sodio anziché litio.
Le nuove batterie a ricarica rapida di CATL sarebbero due volte più veloci della concorrenza, afferma Jiayan Shi, analista di BNEF, una società di ricerca energetica. La ricarica rapida di Tesla aumenta l’autonomia di circa 320 chilometri, o 200 miglia, in 15 minuti.
Alcune batterie sul mercato possono già raggiungere le velocità annunciate da CATL la scorsa settimana, afferma David Schroeder, direttore tecnico di Volta Energy Technologies, una società di venture capital focalizzata sulla tecnologia delle batterie e dello stoccaggio dell’energia. Ma queste batterie vengono utilizzate in prodotti come l’accumulo stazionario di energia. CATL sarebbe il primo a inserire queste celle a ricarica rapida nei veicoli elettrici.
Con le batterie agli ioni di litio, tende ad esserci una grande differenza tra la quantità di energia che possono immagazzinare e la velocità con cui possono caricarsi. In generale, queste batterie possono essere suddivise in due categorie: “celle energetiche” e “celle energetiche”. Le celle energetiche danno priorità all’accumulo di quanta più energia possibile, il che è utile per aumentare l’autonomia di un veicolo elettrico senza aumentarne troppo il volume. Le celle elettriche, d’altro canto, tendono a dare priorità alla carica e alla scarica rapida, il che è utile per usi come lo stoccaggio stazionario di energia che stabilizza la rete elettrica.
Attualmente, le celle elettriche possono raggiungere velocità di ricarica elevate, ma potrebbero essere troppo ingombranti per essere utilizzate in un’auto e probabilmente non durerebbero centinaia di migliaia di chilometri. Le batterie che possono essere caricate rapidamente pur essendo piccole, leggere e di lunga durata rappresenterebbero una svolta.
L’equilibrio tra alta capacità e ricarica rapida dipende dal modo in cui le molecole cariche, chiamate ioni, si muovono nelle batterie. Quando una batteria è carica, la corrente elettrica spinge gli ioni di litio da un lato all’altro della cella. Gli ioni possono quindi annidarsi negli spazi nella parte della batteria chiamata anodo, dove attendono. Alla fine, torneranno di corsa, rilasciando l’elettricità immagazzinata quando qualcuno usa la batteria per alimentare un dispositivo.
Per aumentare la capacità totale di una batteria, questi anodi possono essere realizzati con strati di materiale più spessi, il che significa che ci sarà molto spazio per l’inserimento degli ioni. Tuttavia, nelle batterie con anodi più spessi, parte dello spazio di stoccaggio si troverà nella parte inferiore degli strati, quindi gli ioni dovranno viaggiare più lontano per arrivarci, rallentando il processo di ricarica. Per accelerare la ricarica, i produttori di batterie possono assottigliare questi strati in modo che gli ioni non debbano viaggiare così lontano.
Le innovazioni nei materiali potrebbero aiutare a superare questo svantaggio. Nell’annuncio di CATL sulla batteria a ricarica rapida, l’azienda menziona diverse modifiche all’anodo, comprese modifiche alla superficie in grafite e un design multistrato per aiutare ad accorciare il percorso degli ioni e ad accelerare la ricarica.
Ma non si tratta solo dell’anodo: ogni parte della batteria sembra contribuire a velocità di ricarica più elevate, afferma Kevin Shang, analista di ricerca senior presso Wood Mackenzie, una società di consulenza energetica. La dichiarazione dell’azienda attribuisce inoltre credito a un nuovo elettrolita (il liquido attraverso il quale si muovono gli ioni in una batteria) che migliora, ad esempio, la conduttività. Con i loro nuovi prodotti, i giganti delle batterie come CATL non scommettono necessariamente su un’unica innovazione, ma uniscono una serie di sforzi di ricerca e sviluppo e li combinano in un unico prodotto, afferma Shang.
Tuttavia, ci sono ancora domande su questa batteria e su cosa significherà per i veicoli, dice Shang. Affermando che le batterie potrebbero essere utilizzate in un veicolo con un’autonomia di 700 chilometri (430 miglia), l’annuncio di CATL implica un’elevata densità di energia. Ma non è chiaro quanto dovranno essere grandi il veicolo e la batteria per fornire quel tipo di autonomia.
Inoltre, una velocità di ricarica più elevata significa generalmente una durata di vita più breve e un prezzo più elevato, afferma Schroeder. In risposta a una domanda scritta del MIT Technology Review sulla durata delle nuove batterie a ricarica rapida, CATL ha affermato: “Che si tratti di ricarica rapida o meno, la garanzia sui nostri prodotti rimane la stessa”. (L’attuale garanzia dura otto anni o 500.000 miglia, secondo il sito web). La società ha inoltre affermato di aver “migliorato l’efficienza in termini di costi” ma non ha fornito dettagli sul prezzo della batteria.
In definitiva, la velocità con cui le batterie potranno essere caricate sarà limitata non solo dalla loro progettazione, ma anche dall’infrastruttura di ricarica disponibile. Sebbene la Cina sia leader mondiale nelle installazioni di caricabatterie, saranno necessari molti più caricabatterie per veicoli elettrici per soddisfare la crescente domanda. È anche possibile che saranno necessari nuovi caricabatterie per raggiungere le velocità di ricarica che le nuove batterie CATL possono supportare, presentando ulteriori sfide per lo sviluppo delle infrastrutture.
Gli annunci da parte delle aziende produttrici di batterie sui progressi sono “sempre una buona notizia”, afferma Shang, “e li accogliamo con favore”. La domanda è se le aziende riusciranno effettivamente a mantenere ciò che è stato promesso.
Fonti/credito: MIT Technology Review
