La nuova batteria al litio di nuova concezione potrebbe superare l’attuale corsa per alimentare una futura generazione di veicoli elettrici. QuantumScape, sostenuto da Volkswagen e Bill Gates, ha annunciato in una conferenza stampa virtuale del Battery Day che il suo impegno decennale per produrre una batteria al litio a stato solido ha fatto un grande balzo in avanti nei suoi ultimi test del concetto.
Le attuali batterie agli ioni di litio contengono un liquido che funge da elettrolita, consente agli ioni di litio di viaggiare tra un catodo positivo e un anodo negativo, generando energia nel processo, sono componente chiave per laptop, smartphone e veicoli.
Le batterie agli ioni di litio per automobili presentano degli svantaggi: il tempo di ricarica può essere significativo, contengono elementi infiammabili che possono incendiarsi in caso di incidente e possono congelare a temperature molto basse. I ricercatori per anni hanno testato materiali superiori come polimeri e ceramiche che risolvono questi problemi.
La risposta di QuantumScape è la batteria al litio-metallo, un separatore ceramico a secco prende il posto dell’elettrolita liquido, consente un trasferimento più efficiente di energia quando gli ioni attraversano i percorsi. La batteria non è solida al 100% – c’è un componente gel nella nuova batteria – ma sembra che abbia eliminato gli inconvenienti dell’elettrolita liquido. Funziona a basse temperature senza congelamento e sopprime la crescita dei dendriti elettrolitici che ostacolano l’efficienza della batteria agli ioni di litio.
I risultati dei test sono stati impressionanti. I veicoli alimentati al litio metallico possono viaggiare l’80% più lontano di quelli dotati di batterie agli ioni di litio. Inoltre durano più a lungo: mantengono oltre l’80% della capacità dopo 800 cicli di ricarica, di gran lunga superiore alle batterie attuali. Il sito aziendale afferma che questo potrebbe tradursi in batterie che alimenteranno un veicolo “per centinaia di migliaia di chilometri” prima di dover essere sostituito. E ha un tempo rapido di ricarica, fino all’80% della capacità della batteria in soli 15 minuti.
Jagdeep Singh, fondatore e CEO di QuantumScape ha detto:
«Pensiamo di essere i primi a risolvere il problema dello stato solido, non vediamo nulla all’orizzonte che sia vicino a quello che stiamo facendo».
QuantumScape non è il solo a cercare una batteria migliore. Il gigante cinese della produzione di batterie Catl, LG Chem, Samsung, Panasonic e Tesla si sono tutti uniti alla gara. La Toyota avrebbe dovuto svelare una cella a stato solido alle Olimpiadi di Tokyo di quest’anno prima che la pandemia facesse naufragare quei piani.
La startup chiamata Solid Power ha avviato la produzione di una batteria di tipo simile con un elettrolita a base di solfuro altamente conduttivo. Ford, Bmw e Hyundai si sono unite allo sforzo.
QuantumScape non ha rivelato di cosa sia composto il suo elettrolita ma Mit Technology Review riporta che alcuni esperti ritengono che sia un ossido noto come Llzo, visto come un promettente elettrolita candidato per batterie allo stato solido.
QuantumScape deve ancora affrontare delle sfide. I test sulla nuova batteria sono stati effettuati su celle a strato singolo. La versione finale della batteria richiederà fino a 100 strati e, con l’aumentare dello spessore, aumenteranno anche potenziali problemi, ma il concept è stato accolto con entusiasmo.
Stan Whittingham, vincitore del Premio Nobel inventore della batteria agli ioni di litio, ha detto:
«La parte più difficile nel realizzare una batteria allo stato solido funzionante è la necessità di soddisfare simultaneamente i requisiti di alta densità di energia, rapida ricarica, ciclo di vita lungo e funzionamento con un ampio intervallo di temperature. I dati mostrano che le celle di QuantumScape soddisfano tutti questi requisiti, cosa che non è mai stata riportata prima. QuantumScape se può portare questa tecnologia nella produzione di massa, ha il potenziale per trasformare il settore».
