QuantumScape presenta una batteria solida che si carica in 5 minuti e mantiene l’80% della capacità dopo 1.000 cicli.

Per anni, le batterie con elettrolita solido sono state presentate come il Santo Graal dell’auto elettrica: maggiore autonomia, tempi di ricarica molto più brevi e una sicurezza superiore rispetto alle batterie convenzionali. Tuttavia, trasformare questi vantaggi teorici in un prodotto che possa essere prodotto su larga scala e funzionare per centinaia di migliaia di chilometri si sta rivelando molto più complicato del previsto.

Uno dei produttori che da più tempo cerca di superare queste difficoltà è QuantumScape. L’azienda statunitense, che mantiene strette relazioni industriali con il Gruppo Volkswagen, ha ora annunciato una nuova piattaforma denominata Osprey, con la quale intende accelerare lo sviluppo di batterie completamente solide e rendere la propria tecnologia disponibile ad altri produttori.

La novità non consiste soltanto nell’ottenere una batteria con buone prestazioni. QuantumScape afferma di aver risolto uno dei problemi tecnici più importanti delle batterie a base di solfuri: la necessità di applicare una pressione meccanica elevata per mantenere un funzionamento stabile durante i cicli di carica e scarica.

Una batteria che si carica in cinque minuti e mantiene l’80% della sua capacità dopo 1.000 cicli

La nuova piattaforma Osprey combina diverse tecnologie che QuantumScape sviluppa da anni. Da un lato, utilizza il suo separatore ceramico brevettato, progettato per permettere il trasporto degli ioni di litio e per evitare problemi legati alla formazione di strutture metalliche indesiderate che degradano le celle. Dall’altro, incorpora un design a litio metallico senza anodo convenzionale e un catodo completamente solido.

Questa ultima caratteristica rappresenta una differenza significativa rispetto ad altre architetture che combinano componenti solidi con materiali liquidi. In Osprey, QuantumScape mira a eliminare l’elettrolita liquido e a sfruttare i vantaggi di un’architettura completamente solida.

I primi test pubblicati dall’azienda mostrano risultati particolarmente interessanti: le cellule sono riuscite a completare 1.000 cicli completi di carica e scarica mantenendo circa l’80% della loro capacità iniziale. Un risultato che indica una durata potenzialmente competitiva per il loro utilizzo nelle auto.

Per mettere questa cifra in prospettiva, se una batteria permettesse di percorrere 500 chilometri per ciclo completo, 1.000 cicli equivalgerebbero teoricamente a circa 500.000 chilometri di utilizzo accumulato. Ovviamente si tratta di un’equivalenza indicativa, poiché il degrado reale dipende anche dal tempo, dalle temperature e dalle condizioni di utilizzo.

Ma probabilmente il dato che attirerà di più l’attenzione è la sua velocità di ricarica. QuantumScape afferma che Osprey può passare dal 10 al 80% di carica in soli cinque minuti. Pertanto, stiamo parlando di potenze superiori ai 500 kW.

L’azienda punta inoltre a una densità energetica volumetrica potenziale di fino a 1.100 Wh/L, un valore molto elevato che permetterebbe di immagazzinare più energia nello stesso spazio. Ciò apre due possibilità per i produttori: aumentare l’autonomia senza aumentare le dimensioni della batteria o mantenere la capacità attuale utilizzando un insieme più compatto.

A queste prestazioni si aggiunge la capacità di funzionare a temperature inferiori a -20 °C, una caratteristica particolarmente interessante per i mercati con inverni rigidi, dove le batterie convenzionali possono subire notevoli perdite di prestazioni e capacità di ricarica.

Tuttavia, il progresso più rilevante potrebbe essere un altro, molto meno spettacolare sulla carta, ma fondamentale per far sì che questa tecnologia arrivi nelle fabbriche.

Le batterie solide a base di solfuri richiedono solitamente una notevole pressione meccanica per mantenere un buon contatto tra i loro componenti interni. Se questo contatto peggiora durante i cicli di carica e scarica, aumenta la resistenza interna e può accelerarsi la degradazione della batteria. Ciò costringe ad integrare sistemi in grado di mantenere le celle compresse, aggiungendo complessità, peso e costi all’intero sistema. Un problema particolarmente importante in un’auto, dove ogni chilo e ogni centimetro disponibile conta.

QuantumScape afferma che Osprey è riuscita a completare i propri test utilizzando soltanto un’atmosfera di pressione, approssimativamente pari alla normale pressione atmosferica. L’azienda presenta questo risultato come un progresso particolarmente significativo per le batterie con catodi solidi a base di solfuri.

Raggiungere una lunga durata di vita senza ricorrere a elevate pressioni potrebbe semplificare notevolmente la progettazione dei futuri pacchetti di batterie e facilitarne l’integrazione nelle auto elettriche in produzione.

L’azienda afferma di aver testato questa architettura utilizzando diverse formulazioni di cattodi solidi, sia sviluppate internamente che fornite dai suoi clienti del settore automobilistico. Ciò permetterebbe ad altri produttori di utilizzare il separatore ceramico e l’architettura di QuantumScape per sviluppare le proprie batterie.

Quello che ci manca sono le date. QuantumScape non ha comunicato una data precisa per la produzione su larga scala commerciale, né ha specificato il costo che questa tecnologia avrebbe rispetto alle attuali batterie LFP o NMC.

Tuttavia i progressi annunciati sono interessanti perché affrontano simultaneamente diversi dei grandi ostacoli delle batterie solide: durata, velocità di ricarica, densità energetica e pressione operativa.

Se QuantumScape riuscirà a trasferire questi risultati a celle di dimensioni maggiori e a processi industriali competitivi, Osprey potrebbe diventare una delle piattaforme che contribuiranno al salto definitivo verso le batterie completamente solide. Una tecnologia che da anni promette di cambiare l’auto elettrica e che, poco a poco, inizia a fornire risultati sempre più concreti.