CATL esplora le batterie litio-aria come ambito di ricerca a lungo termine.
CATL sta valutando le batterie litio-aria come opzione di ricerca a lungo termine. In teoria, questa tecnologia promette una densità energetica notevolmente superiore rispetto alle batterie litio-ione attualmente in uso. Tuttavia, è ancora lontana dall’essere pronta per essere utilizzata nei veicoli o per garantire un’autonomia di 2.000 km.
SNE Research stima che la quota di mercato di CATL al di fuori della Cina sia del 33,7 percento.
Immagine: CATL
Il principale scienziato di CATL, Wu Kai, ha indicato le batterie litio-aria come obiettivo di ricerca a lungo termine per l’azienda durante il Equipment Powerhouse Forum 2026. Le tecnologie a ioni di sodio e a stato solido sono invece più vicine alla commercializzazione presso CATL. L’attenzione attuale è concentrata principalmente sul potenziale di autonomia fino a 2.000 km. La base di tali previsioni è l’energia specifica teorica molto elevata della chimica litio-aria, intorno a 3.505 Wh/kg. Tuttavia, questo valore descrive il potenziale elettrochimico della reazione, non la densità energetica di una batteria completa per veicoli.
La differenza rispetto alle cellule convenzionali a ioni di litio risiede nella struttura. I sistemi litio-aria utilizzano litio metallico come elettrodo negativo e ossigeno proveniente dall’ambiente circostante come partner di reazione. Durante la scarica si forma perossido di litio in un catodo poroso; durante la carica la reazione si inverte e l’ossigeno viene rilasciato nuovamente.
Poiché l’ossigeno non deve essere contenuto all’interno della batteria come materiale catodico tradizionale, questo teoricamente porta a un’energia specifica molto elevata. Tuttavia, per un vero sistema batterico è necessario aggiungere elettrolita, elettrodi, involucro, sistemi di protezione e, soprattutto, componenti per la trattamento dell’aria. Anche i valori teorici ancora più alti, intorno a 12.000 Wh/kg, si basano su calcoli che escludono la massa dell’ossigeno necessario.
Il divario tra la densità energetica teorica e quella di una batteria per veicoli pronta per la produzione è significativo, come dimostrano i risultati attuali dei laboratori. Nel 2024, ricercatori dell’Università di Jilin e dell’Accademia Cinese delle Scienze hanno raggiunto valori di 757,5 Wh/kg e 241 cicli di carica con una cella a litio-aria in condizioni di laboratorio definite.
Le batterie a litio-aria di CATL devono ancora affrontare delle sfide
Un altro approccio proviene dal Laboratorio Nazionale Argonne e dall’Illinois Institute of Technology. Una cella a litio-aria a stato solido introdotta nel 2023 ha completato almeno 1.000 cicli di carica e scarica a temperatura ambiente. Si afferma che l’architettura utilizzata abbia un potenziale teorico di circa 1.200 Wh/kg. Entrambi i risultati indicano dei progressi, ma non equivalgono ancora a batterie validate per veicoli di produzione.
Una sfida fondamentale rimane l’approvvigionamento di aria. La batteria ha bisogno di ossigeno, mentre umidità e anidride carbonica devono essere tenute fuori in modo affidabile. Entrambe queste sostanze possono causare reazioni chimiche indesiderate, danneggiando elettrodi ed elettroliti. Pertanto, un veicolo avrebbe bisogno di un sistema di approvvigionamento d’aria controllato, dotato di filtri e sistema di gestione dell’umidità. Questo equipaggiamento ausiliario, a sua volta, aumenta il peso, le esigenze di spazio e il consumo energetico. Altri problemi irrisolti o risolti solo in parte includono la stabilità durante i cicli di carica, l’efficienza di ricarica e la stabilità dell’anodo di litio-metallo.
Anche i prodotti di reazione nel catodo rappresentano un problema. Il perossido di litio può depositarsi nei pori, ostacolando il trasporto dell’ossigeno. Durante la ricarica, deve essere completamente rimosso senza che si verifichino reazioni secondarie che danneggino l’elettrolito o gli elettrodi.
Una sola elevata energia specifica non è sufficiente per l’uso nei veicoli elettrici. La densità energetica volumetrica, la potenza erogata, la capacità di ricarica rapida, la sicurezza, la durata di vita e il peso dell’intero sistema sono altresì fattori decisivi. Pertanto, i 2.000 km spesso citati non possono essere attualmente applicati a un veicolo concreto.
CATL sta contemporaneamente sviluppando tecnologie molto più pronte per il mercato. Le batterie a ioni di sodio e le celle a stato solido sono molto più avanzate nella roadmap di sviluppo dell’azienda. Allo stesso tempo, CATL è già il chiaro leader di mercato grazie ai sistemi a ioni di litio già affermati. Secondo SNE Research, nell’arco dei primi nove mesi del 2026 l’azienda ha installato una capacità batterica di 143,7 GWh al di fuori della Cina, ottenendo una quota di mercato del 33,7 percento.
La tendenza attuale verso il LFP dimostra anche quanto rapidamente si stia evolvendo il mercato delle batterie grazie alle chimie cellulari già disponibili. Secondo SNE Research, la quota di mercato del LFP al di fuori della Cina è passata dal 15,8 al 27,7 percento in un solo anno. I produttori cinesi, in particolare, traggono vantaggio da questa evoluzione.
Questa tecnologia rimane un’opzione di ricerca a lungo termine per CATL. Il fatto che possa alla fine portare a veicoli elettrici con autonomie quadridicimali dipende meno dalla densità energetica teorica e più dalla capacità di risolvere i numerosi problemi chimici e tecnici per ottenere un sistema batterico duraturo, sicuro ed economico.