CATL prepara batterie solide per il 2027: obiettivo 500 Wh/kg e autonomia di 1.500 km

Le batterie a elettrolita solido si avvicinano gradualmente al loro momento di massimo splendore, portando con sé grandi promesse. La possibilità di immagazzinare più energia senza aumentare il peso è estremamente allettante, ma portare questa promessa dal laboratorio alla produzione industriale si sta rivelando piuttosto complicato. Tuttavia, sembra che la Cina stia riuscendo a risolvere questo problema e aziende come il gigante CATL sono già nella fase finale di sviluppo.

Secondo le informazioni pubblicate sul loro programma di sviluppo, il produttore cinese è passato da una piattaforma di validazione con cellule da circa 10 Ah a test con campioni da 20 Ah. Si tratta di un passo avanti nell’aumento della capacità delle cellule, anche se non significa ancora che esista una batteria pronta per essere installata in un’auto di produzione.

CATL ha nuovamente posto l’attenzione sulla produzione in piccole serie nel 2027, in una risposta agli investitori pubblicata il 27 ottobre sulla piattaforma Hudongyi della Borsa di Shenzhen. La produzione su larga scala è prevista intorno al 2030. Tra questi due obiettivi c’è un compito industriale importante: produrre campioni funzionali è una cosa; far sì che vengano prodotti in modo costante, affidabile ed economicamente vantaggioso è un’altra.

Il progetto conta su un team di oltre 1.000 persone e punta a una densità energetica di circa 500 Wh/kg. Questo valore rappresenta un obiettivo di sviluppo, non una specifica confermata per le cellule che verranno prodotte in serie. Non sono stati inoltre annunciati il volume delle prime serie, i produttori di automobili che le riceveranno né una data di lancio commerciale associata a queste prove.

Inoltre, la densità energetica di una singola cella non deve essere confusa con quella dell’intero pacchetto batteria. Integrando le cellule è necessario aggiungere strutture, connessioni, sistemi di raffreddamento e altri elementi che aumentano il peso complessivo. Per questo motivo, questo obiettivo da solo non permette di calcolare quanta autonomia avrebbe un futuro auto elettrica né quanto peserebbe la sua batteria.

La sfida risiede nella durata e nella produzione a un costo sostenibile.

La densità energetica è uno dei parametri che suscita più titoli, ma non basta da solo per capire se una batteria è pronta per il mercato. Contano anche la durata di vita, la sicurezza, il comportamento a diverse temperature e la percentuale di celle che escono dalla fabbrica rispettando le specifiche richieste. Se troppe unità vengono scartate, il costo può rendere inviabile una tecnologia promettente.

Lo stesso presidente di CATL, Robin Zeng, aveva in precedenza valutato il grado di maturità delle batterie solide a un livello 4 su una scala da 9. Questa valutazione aiuta a comprendere la distanza che ancora esiste tra i progressi nella ricerca e uno sviluppo industriale consolidato. La prossima sfida consiste nel dimostrare che le prestazioni rimangano costanti con l’aumento delle dimensioni delle celle e del volume di produzione.

La via degli elettroliti solidi a base di solfuro offre una buona conduttività per gli ioni di litio, ma presenta difficoltà nel contatto tra i materiali. Durante le cariche e le scariche, gli elettrodi si espandono e si contraggono. Questi movimenti possono deteriorare le zone di giunzione e ostacolare il passaggio degli ioni, con conseguenze sulle prestazioni e sulla durata della cella.

Pertanto, la progettazione deve gestire aspetti come la pressione di contatto e la resistenza tra i componenti. Non si tratta soltanto di trovare materiali che funzionino bene separatamente, ma anche di assicurarsi che continuino a funzionare insieme dopo molti cicli. Questa è una delle ragioni per cui aumentare la capacità di un campione non risolve automaticamente i problemi di durata.

I solfuri richiedono anche un controllo attento dell’umidità. Alcune reazioni possono rilasciare solfuro di idrogeno, un gas tossico, il che impone di prestare attenzione alla manipolazione dei materiali e alle condizioni di produzione. L’uso di un elettrolita solido, pertanto, non elimina tutte le esigenze di sicurezza del processo industriale.

Raggiungere densità energetiche così elevate dipende anche dalla progettazione degli elettrodi. Tra le soluzioni che vengono studiate nel settore figurano gli anodi di litio metallico e le configurazioni senza anodo iniziale. Samsung SDI, ad esempio, ha descritto il proprio lavoro con quest’ultima tecnologia. CATL non ha specificato quale configurazione utilizza nei campioni della sua ultima aggiornamento, pertanto non è possibile attribuirle una soluzione concreta.

Il calendario colloca la CATL vicino ad altri grandi produttori, anche se i loro obiettivi non sono equivalenti. Toyota e Idemitsu intendono commercializzare automobili elettriche con batterie a elettrolita solido tra il 2027 e il 2028, mentre Samsung SDI punta a iniziare la produzione in serie nella seconda metà del 2027. La coincidenza delle date non significa che tutti forniranno prodotti comparabili né nelle stesse quantità.