Dopo la ricarica rapida e la tecnologia intelligente, il prossimo “Santo Graal” dei veicoli a nuova energia sono le batterie allo stato solido.
I veicoli a nuova energia hanno tre obiettivi eterni:
Maggiore autonomia di guida;
Velocità di ricarica più rapida;
E una guida assistita più intelligente.
Con l'aumento della velocità di ricarica da 3C e 5C a 12C e con il rapido sviluppo della guida assistita, che passa dall'approccio iniziale basato su regole a quello di offrire un'esperienza di modello mondiale migliore, la prossima svolta tecnologica fondamentale per i veicoli a nuova energia sarà probabilmente rappresentata dalle batterie allo stato solido.
▲ Il nuovo Zeekr 001 ha una velocità di ricarica massima fino a 12C
Le tradizionali batterie agli ioni di litio utilizzano elettroliti liquidi, che presentano rischi per la sicurezza come infiammabilità ed esplosione. Le batterie allo stato solido utilizzano elettroliti solidi anziché liquidi, il che può migliorare significativamente la sicurezza e la densità energetica della batteria. Sono inoltre più piccole, leggere e si caricano più velocemente rispetto alle attuali batterie agli ioni di litio, e possono anche offrire una maggiore potenza e una maggiore durata.
L'industria automobilistica nazionale e internazionale ha investito molto in questa tecnologia, ma non si è verificata alcuna svolta tecnologica decisiva e la produzione di massa è stata ripetutamente posticipata, dal 2025 al 2026 e poi al 2027.
Tuttavia, due recenti scoperte di un team di scienziati cinesi potrebbero consentirci di utilizzare prima le batterie allo stato solido.
Il 7 ottobre, il team di Huang Xuejie dell'Accademia cinese delle scienze ha pubblicato il suo ultimo articolo sulla ricerca sulle batterie allo stato solido su Nature Sustainability.
Nella loro ricerca, dopo aver lasciato l'ambiente di laboratorio, la capacità della batteria soft-pack era ancora superiore al 70% dopo 300 cicli e supportava una velocità di carica e scarica di 5C.
D'altro canto, il team di ricerca dell'Istituto di ricerca sui metalli dell'Accademia cinese delle scienze ha ottenuto anche una significativa riduzione dell'impedenza di interfaccia e dell'efficienza di trasmissione degli ioni delle batterie allo stato solido, e i relativi risultati sono stati pubblicati su Advanced Materials.
La batteria flessibile integrata del team ha mostrato un degrado minimo delle prestazioni dopo 20.000 piegature ripetute. Inoltre, la densità energetica dell'elettrodo positivo composito è aumentata di circa l'86%.
Anche le case automobilistiche straniere hanno investito ingenti somme di denaro in questo settore.
Dal 2021, Toyota collabora con la società mineraria giapponese Sumitomo Metal Mining per sviluppare i materiali catodici necessari per le batterie allo stato solido e di recente hanno firmato un nuovo accordo per accelerare la produzione su larga scala di questi materiali catodici.
Toyota ha precedentemente dichiarato che la prima generazione di batterie allo stato solido, il cui lancio è previsto per il 2027-2028, avrà un'autonomia di quasi 1.000 chilometri e potrà essere ricaricata dal 10% all'80% in 10 minuti. La seconda generazione avrà un'autonomia di oltre 1.200 chilometri.
▲ Campioni di materiali per batterie allo stato solido esposti da Toyota
Oltre a Toyota, anche BMW, Honda, Stellantis e Mercedes stanno investendo molto nella tecnologia allo stato solido e hanno iniziato a testare i prototipi.
Tuttavia, le batterie allo stato solido hanno ancora molta strada da fare per passare dalla carta e dai laboratori alla vera produzione di massa commerciale. Ciò che potremmo essere in grado di utilizzare prima potrebbero essere batterie allo stato semi-solido e quasi-solido.
Attualmente, l'unico modello di auto con batteria allo stato semi-solido effettivamente disponibile sul mercato è la SAIC MG4. Il suo prezzo è di 102.800 yuan ed è dotata di una batteria allo stato semi-solido al litio-ferro-fosfato prodotta da Qingtao Power. Utilizza una capacità della batteria di 53,95 gradi per raggiungere un'autonomia di 530 km, con un consumo energetico di 11,9 kWh per 100 chilometri.
▲ SAIC MG4
Anche l'azienda nazionale produttrice di batterie Honeycomb Energy ha completato la costruzione della sua prima linea di produzione di batterie semi-solide da 2,3 GWh ed è pronta ad avviare la produzione di Classe C quest'anno. Fornirà batterie semi-solide per la prossima generazione di modelli BMW MINI e la produzione in serie sarà avviata entro la fine del 2026, con una fornitura annua di oltre 2 GWh.
A maggio, Guoxuan High-tech ha annunciato la propria batteria quasi allo stato solido G Yuan, con una densità energetica di 300 Wh/kg, in grado di garantire un'autonomia di oltre 1.000 chilometri per auto completamente elettriche.
Grazie al suo design a stato solido, le sue prestazioni di sicurezza sono state notevolmente migliorate. Nel rigoroso test di perforazione con ago in acciaio da 3 mm, ha dimostrato di non avere né incendi né esplosioni e può funzionare stabilmente per tutto il suo ciclo di vita.
Tuttavia, il colosso delle batterie CATL preferisce la strada delle batterie agli ioni di sodio. Ad aprile di quest'anno, ha lanciato un nuovo marchio di batterie, "NaXin", portando le sue batterie agli ioni di sodio fuori dai laboratori e sta per raggiungere la commercializzazione su larga scala.
La batteria agli ioni di sodio di CATL può mantenere un'efficienza energetica superiore al 90% anche in un ambiente a -40 °C, aumentando al contempo la densità energetica della batteria a 175 Wh per chilogrammo. Supporta inoltre una velocità di carica massima di 5 °C e un'autonomia di 500 chilometri. È insensibile ai test di penetrazione con ago e non emette fumo, non prende fuoco né esplode se segata.
Le più ansiose sono ovviamente le case automobilistiche. Chery prevede di mettere in funzione batterie allo stato solido con una densità energetica di 600 Wh/kg nel 2026 e di produrre in serie batterie allo stato solido nel 2027.
Changan Automobile prevede di ottenere la verifica dell'installazione delle batterie allo stato solido nel 2026 e di promuovere la graduale produzione di massa di batterie completamente allo stato solido nel 2027.
GAC prevede di produrre in serie batterie allo stato solido per il suo modello Haobo nel 2026.
Dongfeng Yipai ha avviato una linea di produzione in piccoli lotti per batterie allo stato solido a Wuhan già l'anno scorso e prevede di avviare una produzione sperimentale in piccoli lotti l'anno prossimo.
Forse i veicoli alimentati da nuove energie sono alla vigilia di un'altra svolta tecnologica fondamentale.
Nei prossimi tre-cinque anni, le batterie allo stato solido diventeranno probabilmente il "prossimo campo di battaglia" per la concorrenza nei veicoli alimentati da nuove energie. Chiunque riuscirà per primo a realizzare una soluzione sicura, producibile in serie e a basso costo prenderà l'iniziativa nel settore delle nuove energie.
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