Batterie allo stato solido: cosa sono, come funzionano e perché i costruttori lavorano al loro sviluppo

Da anni si fa un gran parlare delle batterie allo stato solido come possibile punto di svolta per il futuro dell’industria automobilistica sempre più orientata alla produzione di veicoli ad alimentazione elettrica. Ma cerchiamo di capire un po’ meglio di che tipo di tecnologia si tratta, come differisce da quelle attualmente adottate e quali sono le ricadute pratiche del suo utilizzo.

Cosa sono le batterie allo stato solido

La batteria allo stato solido viene così definita perché utilizza elettrodi solidi e un elettrolita allo stato solido, diversamente da quanto avviene nelle batteria agli ioni di litio o ai polimeri di litio, comunemente utilizzate per le auto elettriche oggi in circolazione, che adottano invece elettroliti in liquido o gel. Gli elettroliti solidi degli accumulatori allo stato solido possono essere composti diversi materiali, tra i più utilizzato ci sono ceramiche (come ossidi, fosfati e solfuri) e polimeri solidi.

I vantaggi

La sostituzione dell’elettrolita liquido con quello solido comporta tutta una serie di conseguenze empiriche sullo stato e sul funzionamento della batteria, motivo per il quale le batterie allo stato solido sono considerate più vantaggiose sotto numerosi aspetti.

Maggiore sicurezza

Le batterie allo stato solido sono più sicure perché l’elettrolita solido è molto meno infiammabile rispetto agli elettroliti liquidi utilizzati nelle batterie convenzionali. Il rischio incendi o esplosioni legate a danneggiamento o surriscaldamento si riduce notevolmente con l’elettrolita solido.

Maggior densità energetica

Gli accumulatori allo stato solido possono offrire una maggiore densità energetica, quindi sono capaci di immagazzinare più energia in uno spazio più ridotto. Si tratta di un vantaggio significativo per applicazioni come i veicoli elettrici, in cui la capacità della batteria è un aspetto cruciale. Una maggiore densità energetica permette di ottenere batterie più compatte e maggiore autonomia del veicolo.

Durata maggiore

Altro vantaggio delle batterie allo stato solido è legato alla sua durabilità, essendo meno soggette alla degradazione nel tempo rispetto alle batterie tradizionali. Un maggiore durata della vita di una batteria allo stato solido significa un minore necessità di sostituzioni nel lungo periodo rispetto alla batterie tradizionali.

Maggiore efficienza a temperature estreme

Le batteria allo stato solido assicurano il loro funzionamento in una gamma di temperature più ampia senza subire danni, al contrario delle batterie agli ioni di litio che in condizioni di temperature estreme, sia alte che basse, tendono a perdere efficienza o a danneggiarsi.

Ricarica più veloce

Anche i tempi di ricarica giocano a favore delle batterie a stato solido, che sono in grado di ricaricarsi in molto molto più rapido rispetto alle batterie tradizionali grazie alla maggiore conducibilità ionica dell’elettrolita solido, che permette agli ioni di muoversi più velocemente all’interno della batteria.

Gli ostacoli tecnici da superare

Nonostante i numerosi vantaggi pratici sull’utilizzo delle batterie allo stato solido, la loro diffusione è frenata da una serie di difficoltà tecniche che Case auto e produttori stanno cercando di superare. Tra le maggiori criticità ci sono la produzione su larga scala e il costo elevato.

Negli ultimi anni, il lavoro di sviluppo su questo tipo di batterie si è concentrato sulla creazione di elettroliti solidi che siano stabili, efficienti e a basso costo, oltre che sulla gestione delle interfacce tra l’elettrolita solida e gli elettrodi. Una serie di sfide tecniche non indifferenti alle quali qualcuno, come ad esempio il Gruppo Hyundai che a breve svelerà le sue batterie a stato solido Dream, sembra per aver trovate delle soluzioni positive.