Le celle a stato solido possono rendere gli Stati Uniti competitivi nuovamente nel settore delle batterie: il CEO

Le aziende americane potrebbero essere in ritardo rispetto ai giganti asiatici nel settore delle batterie, ma le batterie a stato solido potrebbero dare agli Stati Uniti un’altra opportunità di diventare competitive. Questo è quanto afferma il CEO di Solid Power, specialista in elettroliti solidi con sede in Colorado.

Solid Power fa parte di una serie di giovani startup americane nel settore delle batterie, tra cui QuantumScape con sede in California e Factorial nel Massachusetts, che stanno competendo per commercializzare le batterie a stato solido.

Gli scienziati specializzati in batterie ritengono in generale che le celle a stato solido possano garantire una maggiore autonomia per i veicoli elettrici, tempi di ricarica più rapidi e eliminare i rischi di incendio rispetto alle attuali batterie al litio-ione.

Tuttavia, questa tecnologia si è rivelata estremamente difficile da produrre su larga scala senza difetti. Chi segue da vicino questa competizione sa che da anni si dice che la tecnologia sia ormai a portata di mano.

Batteria completamente a stato solido di Samsung SDI

Foto di: Samsung

Tuttavia, Solid Power ritiene che l’attesa alla fine ne valga la pena. L’azienda prevede che le batterie a stato solido arrivino in alcuni veicoli elettrici di fascia alta entro la fine di questo decennio, con un’adozione più ampia a partire dai primi anni 2030.

Nel 2024 ha inoltre ottenuto un finanziamento di 50 milioni di dollari dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti nell’ambito della Legge sull’Infrastruttura Bipartitica per sostenere i propri sforzi di sviluppo.

A differenza di alcuni concorrenti, Solid Power non cerca di costruire l’intera batteria. Si specializza in un ingrediente fondamentale: l’elettrolita, che facilita lo spostamento degli ioni di litio tra gli elettrodi.

Nelle batterie al litio-ione, quell’elettrolita è solitamente una sostanza chimica liquida infiammabile. Nelle batterie a stato solido, le aziende stanno sviluppando principalmente tre tipi diversi di elettroliti solidi: polimeri, ossidi e solfuri.

Solid Power punta sulla terza opzione. Il presidente e CEO John Van Scoter ha dichiarato a InsideEVs in un’intervista che il suo design di elettrolito solido flessibile a base di solfuri può aiutare i produttori di batterie consolidati ad integrare questa tecnologia nei loro processi di produzione esistenti, fornendo agli Stati Uniti la possibilità di tornare competitivi nel settore delle batterie.

“Tutte le batterie a stato solido possono rappresentare il modo per [gli Stati Uniti] tornare a essere competitivi nell’industria delle batterie”, ha detto Van Scoter.

Lo scorso mese l’azienda ha compiuto un passo verso questo obiettivo avviando la linea di produzione pilota Mobius nella sua fabbrica a Thornton, in Colorado. L’obiettivo? Produrre ed esportare elettroliti da questa fabbrica a alcune delle principali aziende del settore automobilistico e delle batterie.

L’azienda sta già collaborando con Ford, BMW, Samsung SDI, SK ON e altre aziende il cui nome non è ancora stato reso pubblico. Invece di costruire batterie complete da sola, Solid Power afferma che i produttori di batterie possono integrare il suo elettrolita nei propri progetti di celle, testare i risultati e collaborare per perfezionare la tecnologia prima della produzione in serie.

Van Scoter ha dichiarato che l’azienda ha concluso gli accordi di sviluppo congiunto con Ford e BMW. Ora il suo focus si sta spostando sulla collaborazione con i principali produttori di batterie per trovare modi per ampliare la produzione.

Si prevede che la linea pilota Mobius entri in funzione entro la fine dell’anno, aggiungendo una capacità produttiva annuale di 45 tonnellate metriche di elettroliti solidi. In combinazione con le strutture esistenti, la capacità totale della linea pilota raggiungerebbe le 75 tonnellate metriche all’anno.

Quindi, cosa significa tutto questo in termini di prestazioni? Abbinato a un anodo in silicone e a un catodo in nichel-manganese-cobalto (NMC), l’elettrolita solfidico di Solid Power può aumentare la densità energetica di una cella a 390 watt-orario per chilogrammo e garantire una durata di oltre 1.000 cicli. (Le batterie NMC moderne con elettroliti liquidi forniscono solitamente tra 250 e 280 Wh/kg.)

Con un anodo in metallo di litio, questa densità energetica può aumentare fino a 440 Wh/kg, secondo l’azienda, quasi il doppio rispetto a una batteria al litio-ione media odierna. Tuttavia, si tratta soltanto di valori teorici. La densità energetica finale dipenderà dal produttore di batterie che costruirà la cella effettiva.

“Noi creiamo la ‘magia’ che permette alla cella di funzionare”, ha detto Van Scoter. “Ma sono le caratteristiche di progettazione della cella a determinare la densità energetica, la durata dei cicli e tutti gli altri attributi importanti.”

Un altro grande vantaggio è che l’azienda ritiene che la sua tecnologia non richieda fabbriche completamente nuove né costosi riadattamenti.

“Possiamo utilizzare attrezzature standard per la produzione di batterie al litio-ione per realizzare tutte le celle a stato solido”, ha affermato Van Scoter.

Ovviamente, le batterie a stato solido presentano ancora alcuni problemi noti da risolvere. Uno è la formazione di dendriti: si tratta di piccole strutture di litio a forma di aghetto che possono formarsi all’interno della cella, causando potenzialmente cortocircuiti e perdita di capacità. Van Scoter ha affermato che Solid Power ha investito molti sforzi ingegneristici per risolvere questo problema.

L’azienda non parte da zero nemmeno con i produttori di automobili. Lo scorso anno BMW ha pubblicato immagini di un prototipo i7 dotato di una batteria a stato solido basata sull’anodo di silicio di Solid Power.

Prototipo di batteria a stato solido per BMW i7

Foto di: BMW

BMW, Samsung SDI e Solid Power hanno anche siglato un accordo tripartito per sviluppare questa tecnologia al fine della sua commercializzazione. Samsung SDI produrrà le cellule, BMW svilupperà i moduli e i pacchi batteria, mentre Solid Power fornirà l’elettrolita solido. Il calendario esatto in cui vedremo i risultati di questa collaborazione rimane incerto.

Altre startup statunitensi specializzate nei sistemi a stato solido stanno adottando un approccio più verticalmente integrato, sviluppando direttamente le cellule stesse. Ad esempio, QuantumScape sta collaborando con Volkswagen, Honda e altri produttori automobilistici per commercializzare la propria tecnologia. Nel frattempo, Mercedes-Benz e Stellantis hanno già iniziato a testare veicoli prototipo dotati di cellule a stato solido di Factorial.

Tuttavia, Solid Power ritiene che questa tecnologia possa maturare per prima in ambito difensivo, nei droni e nei robot umanoidi.

“I cicli di qualificazione sono più brevi e la durata di vita della piattaforma è molto più rapida”, ha detto Van Scoter riguardo a droni e robot.

Cosa ne pensi?

In ogni caso, i produttori automobilistici e le aziende di batterie statunitensi non hanno sfruttato appieno l’esplosione delle batterie al litio-ione, lasciando questo campo ai giganti asiatici. Se riusciranno ad arrivare per primi con le batterie a stato solido lo dirà solo il tempo.

Contatta l’autore: suvrat.kothari@insideevs.com

Storie correlate