Ad oggi le tipologie di batterie agli ioni di litio più diffuse sono caratterizzate da un elettrolita liquido, da anodi prettamente a base di grafite e da una composizione dei catodi con chimiche basate o sul nichel o sul ferro.

La composizione dei catodi guida anche il nome delle categorie di tali batterie: le più diffuse oggi in ambito automotive sono le nichel manganese cobalto (NMC), con un contenuto di cobalto sempre minore, che hanno una quota di mercato globale sopra il 60% e un costo in diminuzione sotto i 120 $kWh. Più costose e meno diffuse, ma più performanti, sono le NCA, nichel cobalto alluminio, che hanno un mercato sotto l’8%. Impressionante invece la crescita fino all’attuale 30% di mercato delle batterie con catodi LFP (litio-ferro-fosfato), meno performanti e più pesanti a parità di capacità, ma meno costose, anche per la presenza di materiali più diffusi e meno critici: per la prima volta quest’anno le LFP sono scese sotto i 100$/kWh in alcune forniture e mediamente costano il 30% in meno delle NMC.

Negli ultimi anni le batterie agli ioni di litio hanno vissuto – e stanno tuttora vivendo – una straordinaria evoluzione, con una drastica riduzione dei costi. Si è passati dai 752 dollari per kWh del 2013 ai $139/kWh al 2023, pur a fronte di un lieve incremento nel 2022 dovuto alla generalizzata inflazione globale e ad un aumento della domanda di materie prime critiche.

Il crescente mercato delle batterie nel settore automotive sta portando anche a una diversificazione delle chimiche utilizzate, con l’effetto di una maggiore differenziazione dei prezzi. A titolo esemplificativo, nel 2022 le batterie LFP (litio-ferro-fosfato) hanno registrato  un  costo  del  20%  inferiore  rispetto  alle  batterie  NMC (nichel-manganese-cobalto). Nei prossimi ci anni si aspetta una continua e generalizzata diminuzione del prezzo delle batterie.

Contestualmente, le batterie stanno diventando sempre più efficienti. Merito delle nuove chimiche e di affinamenti tecnologici incrementali, che hanno condotto a un diffuso aumento della densità energetica. Se nel 1991 la prima batteria agli ioni di litio commercializzata da Sony si fermava a 80 Wh/kg, ora siamo arrivati a una media di circa 300 Wh/kg, con punte di 700 Wh/kg.

Attualmente gli accumulatori al litio costituiscono circa il 60% del mercato totale delle batterie ricaricabili e nel 2030 il mercato richiederà batterie per una capacità complessiva di 4.700 GWh.

L’enorme fermento nella ricerca sulle batterie mira da un lato a dare vita a prodotti sempre più performanti ed efficienti, e dall’altro a ridurre e azzerare la necessità delle materie prime più costose o difficili da reperire, come il cobalto. In vista ci sono diverse nuove tecnologie. Tra le più note, in prospettiva, ci sono le batterie allo stato solido: hanno un elettrolita solido (appunto) e guadagnano in densità, velocità di ricarica e longevità. Nell’immediato si stanno intanto facendo largo come detto le batterie LFP, che hanno il vantaggio di utilizzare materie prime meno costose, più diffuse e più facilmente reperibili, talvolta aggiungendo il manganese (LMFP) per aumentare le prestazioni. Sacrificano ancora qualcosa in termini di performance assolute, ma grazie agli ultimi progressi si stanno dimostrando particolarmente efficaci per abbattere i prezzi delle auto elettriche.

Come detto, però, la ricerca avanza in modo impetuoso e ci sono anche altre tecnologie più o meno pronte ad affacciarsi sul mercato. Ci sono le batterie agli ioni di sodio, anch’esse particolarmente economiche e realizzate con materie prime largamente diffuse, le batterie litio-zolfo, come tecnologia ancora di frontiera, e le batterie al litio-metallico, tanto per citarne alcune. In futuro anche il litio potrebbe essere sostituito non solo dal sodio, che sarebbe peggiore dal punto di vista del contenuto energetico, ma anche dallo zolfo o dall’ossigeno, che consentirebbero di aumentare di molto la densità gravimetrica e volumetrica (Wh/kg e Wh/l). Altre importanti innovazioni possono arrivare dalla sostituzione della grafite con il silicio negli anodi, aumentando la potenza di ricarica, o l’adozione di materiali autorigenerativi (che sono in grado di rigenerare gli elettrodi aumentando la vita utile), o ancora una sensoristica che permetta di monitorare lo stato delle singole celle, con vantaggi sia in termini di sicurezza sia di manutenzione.

Il panorama, insomma, sta diventando sempre più variegato, a tutto beneficio della discesa dei prezzi e dell’aumento delle prestazioni.

In questo campo, l’Europa sta cercando di guidare il cambiamento per affermarsi come campione tecnologico e competere ad armi pari con la Cina, oggi leader nella produzione di batterie.

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