Cosa sono le batterie per veicoli elettrici a stato solido?

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I veicoli elettrici sono nuovi, divertenti e in rapida evoluzione. E mentre stiamo assistendo a importanti miglioramenti in termini di velocità di ricarica e chilometraggio, c'è ancora molta strada da fare. Uno dei progressi più entusiasmanti sono le batterie a stato solido, e ne sentirai parlare molto nel prossimo futuro.

Vedi, i veicoli elettrici di oggi sono alimentati dalle batterie agli ioni di litio, il stesso tipo di batteria all'interno dei nostri smartphone, laptop e tablet. Non c'è niente di sbagliato in questo, ma le celle a stato solido promettono un futuro migliore.

Con questo in mente, qui spiegheremo un po' le batterie dei veicoli elettrici a stato solido e come si differenziano dalle attuali celle agli ioni di litio in una Tesla o F-150 Lightning?

Sommario

Stato solido e ioni di litio: qual è la differenza?
Vantaggi delle batterie allo stato solido nei veicoli elettrici
Quando potremmo vedere le batterie allo stato solido nei veicoli elettrici?
Pensieri finali

Stato solido e ioni di litio: qual è la differenza?

Grigvovan/Shutterstock.com

Le batterie agli ioni di litio utilizzano un elettrolita liquido che consente il flusso di energia tra il catodo e il lato anodo durante la carica e quando una batteria è in uso. Questo liquido (o talvolta un gel) stabilizza anche le superfici, prolunga la durata della vita ed è un miglioramento rispetto alla vecchia tecnologia delle batterie.

Gli ioni all'interno di una batteria passano da un lato all'altro durante l'uso e tornano indietro durante la carica, consumandosi nel tempo. La soluzione elettrolitica aiuta a migliorare il processo, rallenta la degradazione e migliora la durata della vita.

Tuttavia, le attuali batterie agli ioni di litio sono infiammabili, hanno un intervallo di tensione limitato e iniziano a perdere prestazioni nel tempo. Simile al modo in cui il tuo telefono non mantiene una carica così come faceva quando lo hai acquistato per la prima volta. Sono anche pesanti e non molto densi di energia.

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La tecnologia della batteria a stato solido promette di risolvere la maggior parte di questi punti dolenti. Sebbene una batteria a stato solido funzioni in modo molto simile agli ioni di litio, utilizza un materiale solido invece dei liquidi o dei gel nei prodotti attuali. Quel materiale solido può essere qualsiasi cosa, da ceramica, polimeri o solfiti.

Rimuovendo l'elettrolito liquido infiammabile, le batterie allo stato solido hanno meno parti mobili e sono più stabili, compatte, leggere e sicure. Sono anche costose e difficili da produrre, motivo per cui non le vediamo già nei veicoli.

Le batterie allo stato solido non sono nuove e in genere vengono utilizzate solo in piccoli dispositivi elettrici, come pacemaker e apparecchiature mediche, e la maggior parte non sono ricaricabili. Potrebbe essere sul punto di cambiare?

Vantaggi della batteria a stato solido nei veicoli elettrici

Smile Fight/Shutterstock.com

L'idea alla base delle batterie a stato solido nei veicoli elettrici è che saranno migliori sotto ogni aspetto. Ci sono meno parti mobili, nessun liquido in movimento e più compatto. Inoltre, non richiedono il raffreddamento degli ioni di litio, che ridurrà il peso migliorando la velocità di ricarica.

I produttori sperano che il passaggio allo stato solido possa migliorare la sicurezza e ridurre l'infiammabilità, ridurre le dimensioni delle celle della batteria, offrire maggiori capacità nello stesso spazio e migliorare le prestazioni. Ciò potrebbe fornire più potenza, auto a lungo raggio o veicoli più compatti e leggeri.

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Una batteria a stato solido può teoricamente offrire una maggiore densità di energia, gamme di tensione più elevate per una ricarica sostanzialmente più rapida, più autonomia e prestazioni migliori. Inoltre, le stesse celle della batteria dureranno più a lungo.

Le batterie agli ioni di litio inizieranno a degradarsi e a perdere capacità di alimentazione dopo 1.000 cicli. Molte batterie allo stato solido attuali possono mantenere fino al 90% della capacità dopo oltre 5.000 cicli. Ciò significa che i veicoli elettrici dureranno ancora più a lungo.

Immagina di avere un nuovo F-150 Lightning che si carica più velocemente, va oltre, pesa meno, è più efficiente, ha una durata maggiore e offre prestazioni migliori. Questo è l'obiettivo con la tecnologia delle batterie allo stato solido.

Quando potremmo vedere le batterie allo stato solido nei veicoli elettrici?

Porsche

Sfortunatamente, la tecnologia e la produzione non sono ancora del tutto disponibili. Le batterie allo stato solido sono costose e complesse da produrre nelle dimensioni necessarie per un veicolo elettrico. Quindi, i produttori dovrebbero ampliare gli impianti di produzione per soddisfare la crescente domanda, che è un'altra sfida.

Di conseguenza, molti esperti suggeriscono che le batterie a stato solido per i veicoli elettrici non saranno affatto vicine pronto o prodotto in serie almeno fino al 2030. Secondo Forbes, abbiamo ancora molta strada da fare.

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Le prime celle della batteria agli ioni di litio hanno dovuto affrontare ostacoli simili. Ma alla fine sono diventati più convenienti, più facili da produrre e ora sono ciò su cui fanno affidamento milioni di persone, dispositivi e automobili oggi. Nel tempo, l'idea è che le batterie allo stato solido seguiranno lo stesso percorso e diventeranno una valida alternativa.

In effetti, molti marchi automobilistici stanno lavorando duramente affinché questo diventi una realtà. Il gruppo Volkswagen è il maggior azionista di Quantumscape, una società che lavora sulla tecnologia delle batterie a stato solido, e abbiamo visto rapporti secondo cui Porsche vuole utilizzarli nei prossimi veicoli elettrici. Ford e BMW hanno stretto una partnership con Solid Power e molti altri stanno facendo lo stesso.

Mercedes-Benz sta lavorando a una tecnologia per batterie al litio-silicio che è più sicura, più densa di energia e quasi ogni casa automobilistica ha annunciato un piano per la nuova tecnologia delle batterie, la maggior parte delle quali si concentra sulle celle delle batterie a stato solido.

E mentre la Toyota si è compiaciuta dopo la Prius ed è rimasta indietro rispetto a gran parte della concorrenza nei veicoli elettrici, le batterie a stato solido potrebbero essere la sua grazia salvifica. Questo perché Toyota prevede di lanciare il suo primo veicolo ibrido elettrico a stato solido nel 2025 e ha investito miliardi nella tecnologia.

Toyota potrebbe essere la prima azienda a commercializzare batterie a stato solido per veicoli elettrici , dandogli un enorme vantaggio rispetto alla concorrenza.

Pensieri finali

Nel caso tu non l'abbia ancora notato , i veicoli elettrici sono il futuro. Stanno già eguagliando o superando i veicoli a gas in molti parametri, e questo è solo l'inizio. Il passaggio alle batterie a stato solido potrebbe aiutare a ridurre l'ansia da autonomia, migliorare le prestazioni, rendere la ricarica rapida come l'arresto per il gas e inaugurare una nuova generazione di veicoli elettrici.

Abbiamo ancora una lunga, lenta, tortuosa strada da percorrere, ma i progressi stanno certamente andando nella giusta direzione. In ogni caso, dovremo aspettare e vedere.