Tutti almeno una volta nella vita hanno avuto a che fare con le classiche batterie al litio, quelle che si possono facilmente trovare in qualunque negozio di articoli per la casa e nei supermercati. Ma di batterie ne esistono in realtà anche molti tipi diversi, tra cui quelle allo stato solido. Ma cosa sono e come funzionano? Proviamo a rispondere a queste domande, evidenziando in che modo potrebbero rivoluzionare i dispositivi elettronici del futuro.
Indice contenuti
- Cosa sono le batterie allo stato solido
- Gli ambiti di applicazione
- I vantaggi
- Gli svantaggi
- Un panorama in evoluzione
Cosa sono le batterie allo stato solido
Il funzionamento di queste batterie è assolutamente identico rispetto a qualsiasi altra batteria: esse assorbono energia, la immagazzinano e la rilasciano all’interno dei relativi dispositivi, dagli smartphone agli orologi e, da qualche tempo a questa parte, anche ai motori dei veicoli. La reale differenza è da ritrovarsi nei materiali interni.
Le batterie agli ioni di litio, utilizzate oggi nei veicoli elettrici, hanno una soluzione elettrolitica liquida che viene posizionata tra il catodo e l’anodo. Al contrario, le batterie allo stato solido utilizzano degli elettroliti allo stato solido. Questa sostanziale differenza nella densità comporta che le batterie allo stato solido siano in grado di vantare da due a dieci volte la capacità di una batteria agli ioni di litio.
Al momento, per il resto, sappiamo che la comunità scientifica è al lavoro per sviluppare diversi tipi di elettroliti solidi, che spesso sono fatti in ceramica o di altri materiali compositi. Gli elettroliti ceramici sono di norma più “rigidi”, mentre quelli compositi, a seconda della miscela che viene impiegata, possono variare a livello di elasticità. Altre sperimentazioni sugli elettroliti solidi sono attualmente in corso, ma nel merito della questione siamo ancora in una fase piuttosto embrionale.
Gli ambiti di applicazione
Non si tratta di una novità del tutto recente, anzi: questo tipo di batterie sono infatti da tempo utilizzate per dispositivi elettronici di piccole dimensioni, compresi anche i pacemaker. Ma la vera svolta potrebbe essere rappresentata dal loro utilizzo nelle auto elettriche, che al momento è reso complesso da una serie di impedimenti. La principale barriera rispetto loro utilizzo nei veicoli elettrici è principalmente legato al fatto che sono costose e difficili da produrre su larga scala. Già i veicoli alimentati a batteria sono più cari rispetto a quelli a benzina e viene difficile pensare che i consumatori sarebbero ben disposti ad acquistare veicoli ancor più costosi in funzione delle batterie utilizzate al loro interno.
Il fatto che l’applicazione di queste batterie sulle auto elettriche sia tutt’oggi piuttosto ridotto è un peccato: con una batteria allo stato solido, i veicoli elettrici dovrebbero essere in grado di percorrere la medesima distanza di un’auto a benzina prima di dover ricaricare. Va da sé che potrebbe essere un’opzione davvero utilissima per ridurre l’impatto (notoriamente devastante) delle emissioni di CO2 nell’atmosfera causato dai tubi di scappamento delle auto a benzina.
I vantaggi
Si pensa che una soluzione simile sia in grado persino di raddoppiare l’autonomia dei veicoli e di ridurre i tempi di ricarica, cambiando drasticamente la percezione e le prestazioni dei veicoli elettrici. Questa alternativa alle classiche batterie al litio potrebbe tra l’altro ridurre anche il rischio di incendi delle batterie.
Analizziamo in particolare quest’ultimo punto: ad oggi esistono delle auto elettriche che, a causa delle loto batterie in litio, hanno sviluppato una cattiva reputazione di potenziali “fiammiferi su ruote”, e questo perché gli elettroliti liquidi nelle batterie agli ioni di litio sono altamente infiammabili. Sostituendole con i loro equivalenti allo stato solido, dunque, il rischio di incendio per i veicoli elettrici (che, va precisato, resta relativamente limitato) diminuirebbe sensibilmente. Va da sé che chiunque ha interesse che vengano costruiti veicoli non infiammabili, compresi gli stessi conducenti, i cittadini ma anche i vigili del fuoco.
Gli svantaggi
Oltre ai costi e alla complessità della produzione su larga scala, c’è un altro elemento che potrebbe rendere piuttosto complesso vedere queste batterie utilizzate in modo “mainstream”, e fa riferimento alla loro affidabilità. Anche questo tipo di batteria, infatti, così come qualunque altra, ha la tendenza a deformarsi nel corso del tempo, a causa delle continue ricariche e utilizzi. La mancanza di liquidi all’interno delle celle potrebbe inoltre generare stress aggiuntivo, che potrebbe compromettere il funzionamento ottimale delle batterie. Le celle di tipo pouch che spesso si trovano al loro interno sono degli strumenti con i quali si è sempre cercato di ovviare a questo tipo di problematica.
Un panorama in evoluzione
Come abbiamo anticipato, c’è ancora parecchia strada da fare rispetto all’utilizzo diffuso delle batterie allo stato solido e, per ora, non risultano esistere costruttori di automobili ad avere deciso di utilizzare questa tecnologia per i loro mezzi. Sembra però che alcuni dei brand più celebri in circolazione, come Toyota, si sia messa al lavoro per poter usare queste batterie a partire dal 2028. Alcune sperimentazioni sono inoltre in corso in Stellantis, Volkswagen o ancora Mercedes.
