Riduzione del nichel nelle batterie dei veicoli elettrici con catodo NCM 217

Oggi la maggior parte delle auto elettriche è alimentata da batterie con catodi NCM, le cui materie prime oltre al litio includono nichel, cobalto e manganese.

Come probabilmente già saprete, negli ultimi anni l'obiettivo è stato quello di ridurre l'uso del cobalto, che è raro e costoso. Il nichel viene utilizzato per sostituire il cobalto consentendo batterie più ad alta densità energetica ed economiche.

  • NCM 111 :catodo con un rapporto di composizione Ni:Co:Mn di 1:1:1
  • NCM 424 :catodo con un rapporto di composizione Ni:Co:Mn di 4:2:4
  • NCM 523 :catodo con un rapporto di composizione Ni:Co:Mn di 5:2:3
  • NCM 622 :catodo con un rapporto di composizione Ni:Co:Mn di 6:2:2
  • NCM 712 :catodo con un rapporto di composizione Ni:Co:Mn di 7:1:2
  • NCM 811 :catodo con un rapporto di composizione Ni:Co:Mn di 8:1:1

Tuttavia, la prossima fase importante nello sviluppo delle batterie NCM è la sostituzione del nichel con manganese molto più abbondante ed economico.

Per avere un'idea vediamo il prezzo medio di mercato di queste materie prime per tonnellata.

  • Cobalto :27.000 EUR/t
  • Nichel :11.000 EUR/t
  • Manganese :2.000 EUR/t

Come puoi vedere, per quanto riguarda i costi dell'utilizzo del manganese ha molto più senso e per questo motivo BASF, il più grande produttore chimico mondiale, prevede di iniziare a produrre materiali catodici per batterie NCM 217 ad alto contenuto di manganese già quest'anno.

Panoramica del prodotto NCM di BASF il 4 novembre 2014

Con le batterie NCM 217 il costo del kWh per gli acquirenti di grandi quantità (produttori automobilistici) dovrebbe essere inferiore a 80 euro, che è simile alle imminenti batterie LFMP prive di cobalto. Tuttavia, la densità di energia volumetrica delle batterie NCM 217 sarà molto più alta (900-1.000 invece di 410-450 Wh/L).

Ad esempio la batteria NCM 622 della Hyundai Kona Electric ha una capacità totale di 67,5 kWh ed è realizzata con celle della batteria LGX E63 che hanno una densità di energia volumetrica di 500 Wh/L. Ciò significa che con NCM 217 celle (1.000 Wh/L) potremmo raddoppiare la capacità della batteria a 135 kWh e mantenere lo stesso volume. Basterebbe dare alla Hyundai Kona Electric un'autonomia WLTP superiore a 900 km (559 miglia)...

Tabella di marcia per l'evoluzione della batteria di Roland Berger

Ad ogni modo, mentre i materiali catodici attivi potrebbero essere disponibili già quest'anno, ciò non significa che i produttori di celle per batterie li utilizzeranno immediatamente per la produzione di massa. Sono necessari test approfonditi prima della produzione in serie di batterie per veicoli elettrici. Pertanto, si prevede che la fase 1 (riduzione del cobalto) venga completata con l'introduzione dei catodi NCMA nel 2021/2022 e l'inizio della fase 2 (riduzione del nichel) con i catodi NCM 217 uno o due anni dopo.

Se vogliamo davvero sapere dove stanno andando le batterie NCM, dobbiamo considerare cosa sta facendo il più grande produttore di sostanze chimiche del mondo, invece di fare affidamento su continui comunicati stampa con affermazioni troppo belle per essere vere di probabili truffatori che cercano di attirare gli investitori.