Punto di vista: la gara è accesa per evitare una crisi di alimentazione della batteria EV
La ridotta disponibilità di queste materie prime tanto necessarie, combinate con una crescente preoccupazione per i rischi geopolitici e talvolta reputazionali associati all'approvvigionamento di mine in paesi che affrontano sfide socio-economiche e ambientali, sta guidando la ricerca di chimiche alternative a batteria.
Mentre il litio è ampiamente disponibile nella crosta terrestre, la recente produzione globale della spinta globale alla produzione di veicoli elettrici a batteria (BEV) ha causato la domanda per la domanda e i prezzi sono aumentati in modo esponenziale. Nel 2015, solo il 30% della domanda di litio era per le batterie, ma entro il 2030 ciò dovrebbe essere aumentato al 95%.
Un rapporto pubblicato di recente dall'Avanced Propulsion Center UK ha concluso che nel 2025 è probabilmente un modesto deficit di litio globale Hanno bisogno, fermando potenzialmente la produzione di BEV e impedendo che gli obiettivi di emissioni netti-zero vengano raggiunti. La creazione di nuove miniere è un'opzione, ma ciò richiederebbe anni.
L'approvvigionamento di litio non è l'unico problema, anche il nichel e il cobalto sono scarsi. Anche le questioni relative alle pratiche utilizzate per estrarre questi particolari minerali sono una considerazione importante per i produttori di automobili. Tesla ha recentemente definito la sua strategia per l'approvvigionamento di minerali direttamente dalle miniere nel tentativo di garantire le forniture e tenere d'occhio gli standard di qualità e etici.
La strada
In una corsa per evitare una crisi di approvvigionamento sul percorso verso l'elettrificazione, i produttori di automobili stanno esplorando il potenziale di chimiche alternative a batteria. Tesla sta usando batterie di fosfato di ferro al litio (LFP) per il suo modello 3 e altre gamme standard. Mentre le batterie LFP hanno una densità di energia inferiore, le caratteristiche di ricarica e sicurezza sono migliori delle loro controparti a base di nichel e beneficiano di una durata più lunga.
Altre sostanze chimiche delle batterie attualmente in fase di sviluppo includono batterie di grafene, che potrebbero sostituire la necessità di batterie agli ioni di litio in futuro. Per i produttori di batterie, il grafene presenta diversi vantaggi rispetto ai chimici esistenti agli ioni di litio, tra cui tempi di ricarica più veloci, maggiore resistenza all'usura, miglioramento della sicurezza e una durata più lunga. Lo svantaggio principale attualmente è il costo, sebbene ciò possa ridurre in futuro. Il produttore automobilistico cinese, GAC, è stato il primo a commercializzare con una batteria di grafene nel suo SUV completamente elettrico, l'Aion V, che è andato in produzione l'anno scorso.
Le batterie a stato-solido (ASSB) sono anche al centro di una grande attività di innovazione e l'attività di deposito dei brevetti è intensa. Questa area di ricerca e sviluppo è stata descritta come il "santo graal" per i produttori di batterie EV, almeno a breve termine, a causa del suo potenziale di raddoppiare la densità di energia di una batteria agli ioni di litio standard. La tecnologia prevede la sostituzione di elettroliti liquidi con elettrolita solido, che, sebbene più pesante potrebbe aumentare le prestazioni della batteria e, soprattutto per l'automobilista, aumentare il campo di guida.
I giganti di archiviazione dei brevetti agli ioni di litio come Samsung, Panasonic, LG e Toyota sono attivi in questo campo e ci si può aspettare che continuino a far avanzare l'innovazione dello stato solido. La Toyota in particolare sembra abbracciare la tecnologia a stato solido ed è stata responsabile della presentazione di circa il 15% di tutte le applicazioni di brevetto relative alla tecnologia dello stato solido presso l'European Patent Office (EPO) nel periodo 2014-2018. Si ritiene che la produzione mainstream di ASBS sia A pochi anni di distanza e la maggior parte dei produttori di auto sta già lavorando con partner tecnologici per sviluppare questa tecnologia.
Anche se deve ancora essere commercializzato, un altro corridore in gara per evitare una crisi di fornitura di batteria EV è la tecnologia agli ioni di sodio. Nonostante sia simile nella costruzione alle batterie agli ioni di litio, le batterie agli ioni di sodio sono potenzialmente più ecologiche in quanto usano principalmente il cloruro di sodio, che è abbondante nell'oceano ed è relativamente facile da accedere. A differenza delle batterie agli ioni di litio, non si affidano a nichel, cobalto e manganese e usano invece materiali ampiamente disponibili come blu prussiano, un sale di ferrocianuro più comunemente usato come pigmento nella vernice. La società tecnologica, Natron, ha sviluppato una serie di tecnologie per batterie agli ioni di sodio leader del settore e inizierà la produzione di massa del suo prodotto commerciale nel 2023.
Rapido
La corsa ai veicoli elettrici è il cambiamento più grande e più rapido che l'industria automobilistica abbia mai visto e il livello di attività di innovazione mirata a trovare nuovi chimici a batteria non ha precedenti.
I dati pubblicati dall'EPO confermano che i documenti di brevetto per le invenzioni di chimica degli ioni non litiumi sono in costante aumento. Non è chiaro quale tecnologia diventerà dominante in futuro, ma è probabile che il vincitore sia in grado di evitare una crisi di approvvigionamento mentre offre una soluzione più sostenibile che offre agli automobilisti le prestazioni che si aspettano.
Ben Palmer è partner e procuratore di brevetti presso la società di proprietà intellettuale europea, Withers & Rogers. Ha una conoscenza specialistica delle tecnologie della batteria e dell'industria EV.