Il futuro delle batterie

La nuova tecnologia delle batterie potrebbe non solo consentire l'adozione di massa dei veicoli elettrici, ma potrebbe essere la chiave per l'energia pulita. In questa intervista esclusiva il CEO, il dottor Doron Myersdorf, affronta alcuni dei problemi relativi alle batterie dei veicoli elettrici e a come possono essere risolti, allo stoccaggio dell'energia e agli sviluppi futuri

Per chiunque non abbia sentito parlare di StoreDot, puoi spiegare cosa fai?

Sviluppiamo materiali innovativi per la ricarica ultrarapida delle batterie agli ioni di litio. Vogliamo essere in grado di ricaricare completamente i veicoli in cinque minuti.

Il Segretario generale di Amnesty International avrebbe affermato:Ogni fase del ciclo di vita della batteria, dall'estrazione del minerale allo smaltimento, comporta rischi per i diritti umani e per l'ambiente. Sei d'accordo con questa affermazione?

Sì! Ecco perché abbiamo sviluppato laboratori all'avanguardia per la sintesi di materiali organici che possono ridurre al minimo o addirittura sostituire alcuni dei materiali problematici come il cobalto.

Con l'aumento della domanda, cosa si può fare per rinnovare questa fonte di energia?

Sono necessari materiali nuovi e innovativi per migliorare la densità di energia e la durata delle batterie.

I produttori di batterie affermano che le batterie dureranno circa dieci anni, ma quali sono le prospettive per poter poi estrarre quella batteria e utilizzarla in altre applicazioni?

Molto alto. L'utilizzo della seconda vita delle batterie è un campo emergente e supporta il bilanciamento della rete e il buffering per le stazioni di ricarica rapida.

Il concept camper Nissan x OPUS utilizza batterie EV di seconda vita

E per quanto riguarda il fine vita:come puoi prendere le tecnologie e i materiali dei componenti e riutilizzarli o riciclarli?

Questa è una sfida enorme su cui solo ora le aziende stanno iniziando a investire seriamente. Poiché le economie di scala non c'erano fino a poco tempo fa, questo campo è ancora nascente. Se venissero investiti più ricerca e sviluppo in questo, ci sarebbero più capacità per estrarre i materiali.

Attualmente, tutte le principali batterie, inclusa quella per Nissan LEAF, sono basate sulla tecnologia agli ioni di litio e la maggior parte dei ricercatori ritiene che i miglioramenti alle celle agli ioni di litio possano assorbire al massimo il 30% di energia in più in peso. Ciò significa che le celle agli ioni di litio non daranno mai alle auto elettriche l'autonomia di 800 chilometri di un serbatoio di benzina. Come possiamo cambiare questo? Quali altre tecnologie potrebbero essere commercialmente valide?

Ricarica ultraveloce [es. cinque minuti] può attenuare l'ansia da intervallo in un modo diverso. StoreDot propone che invece di progettare batterie di grandi dimensioni [ad es. per 800 km], forniremo al guidatore un'esperienza di ricarica veloce come il rifornimento, con qualche compromesso sull'autonomia complessiva. Il fatto che tu possa caricare istantaneamente la tua auto ti darebbe un chilometraggio quasi illimitato, quindi l'ansia da autonomia scomparirebbe completamente.

In che modo la creazione di una nuova batteria utilizzando i metalli platino potrebbe essere positivo per il settore?

Questa tecnologia non è ancora disponibile per i veicoli elettrici. Il platino e il palladio richiedono molte ulteriori ricerche per sbloccare il potenziale dei prodotti chimici delle batterie al litio aria e zolfo di litio per aumentarne le capacità di scarica e la ciclicità. Per commercializzare questa nuova tecnologia di batterie è necessario almeno un altro decennio di ricerca e sviluppo.

E per quanto riguarda le batterie a stato solido?

Lo stato solido è dove si sostituiscono gli elettroliti nelle batterie, il liquido, con materiale solido che consente una densità di energia molto maggiore che è anche più sicura. Sono anche un'altra grande promessa che richiede l'innovazione critica di nuovi materiali. È interessante per le piccole batterie, ma non così praticabile per i veicoli elettrici nei prossimi anni. A mio parere, non sono particolarmente rilevanti per la ricarica rapida, poiché i problemi di calore sono troppo gravi.

Chiaramente VW la pensa diversamente da StoreDot che ha concluso un accordo con QuantumScape per consentire un livello industriale di produzione di batterie allo stato solido

In che modo i miglioramenti nel software e nell'hardware possono fornire una maggiore durata della batteria e immagazzinare più energia?

I sistemi di gestione della batteria (BMS) dei veicoli elettrici stanno diventando sempre più sofisticati e possono gestire in tempo reale lo stato di salute delle celle garantendo al contempo l'utilizzo ottimale in base alle abitudini di guida del conducente e alle variazioni delle condizioni stradali e del clima.

La densità di energia delle batterie dovrà essere notevolmente aumentata se i veicoli elettrici devono essere adottati in massa, ma anche il loro costo dovrà diminuire. Come rendiamo le batterie meno costose?

A causa dell'attuale scala di produzione più ampia, il miglioramento YOY organico degli ioni di litio è del 5%. mentre il costo è ridotto di un tasso simile. Inoltre, materiali nuovi e innovativi come quello sviluppato da StoreDot possono raddoppiare questo tasso organico. Quindi entro il 2030 il costo raggiungerà $ 75 per kWh. I prezzi sono comunque in costante calo con l'offerta e la domanda.

Come possiamo rendere le batterie più sicure?

La sicurezza è il parametro più importante nella progettazione della nostra batteria. In StoreDot abbiamo introdotto separatori ceramici e additivi che sono deterrenti antincendio nella formulazione e nella struttura delle cellule. Conduciamo dozzine di test di sicurezza per ciascuna formulazione e utilizziamo Data Science per individuare le batterie più sicure che raggiungeranno i livelli di sicurezza PPB (Part per Billion) e saranno molto più sicure di un veicolo con motore a combustione.

Come puoi vedere lo stoccaggio di energia svolgere un ruolo nel consentire alle economie di passare a fonti di energia a basse emissioni di carbonio?

Il problema dell'umanità fino a 50 anni fa era come generare elettricità, quando le compagnie elettriche hanno iniziato a bruciare carbone e gas, ecc. Questo problema ora è meno rilevante poiché abbiamo alternative ai combustibili fossili. Quindi il problema principale è cambiato e ora la sfida è la capacità di spostare questa energia e renderla disponibile alle persone dove e quando ne hanno bisogno, e mantenere le città pulite dai combustibili fossili. Le batterie svolgono un ruolo chiave nel prendere fonti di energia alternative e consegnarle all'"ultimo miglio".

Renault sta facendo la sua parte per sostenere la transizione energetica riutilizzando le batterie dei suoi veicoli elettrici per l'accumulo di energia stazionaria.

Una transizione completa alle energie rinnovabili richiederà una capacità della batteria maggiore di quella attualmente disponibile nel mondo. La produzione mondiale di batterie agli ioni di litio è di circa 35 gigawattora all'anno. Ciò aumenterà, ma anche con nuovi materiali per elettrodi è dubbio che le batterie possano soddisfare il fabbisogno elettrico mondiale. Come possiamo risolverlo?

Le batterie non saranno l'unica soluzione per immagazzinare energia. Esistono altre soluzioni come celle a combustibile, volani e così via, che ci consentono di immagazzinare energia. Tuttavia, per un'autovettura, la soluzione più efficace nei prossimi decenni sono le batterie agli ioni di litio; tuttavia in futuro potrebbero esserci progressi nelle batterie LSD o nelle celle a idrogeno. La Giga Factory di Tesla/Panasonic in Nevada era di 35 GwH nel 2014, quindi credo che il numero che hai citato oggi sia almeno tre volte tanto.

Quando pensi che arriverà il punto di svolta per i veicoli elettrici?

2025

Di quale sviluppo futuro sei più entusiasta?

La possibilità di utilizzare i veicoli elettrici non solo come veicolo, ma anche come alimentazione di riserva per la casa, nonché per il bilanciamento della rete elettrica, in modo che, con il supporto dell'IA, il problema complessivo dell'accumulo di energia nel mondo sia ottimizzato tra i veicoli, case e la Griglia in un continuum. In questo modo possiamo salvare un problema di energia ottimale globale invece di risolvere un problema locale veicolo per veicolo.

Un progetto di collaborazione tra Zero Carbon Futures e SR Technology Innovations sta esplorando la possibilità di sfruttare l'energia nelle batterie dei veicoli elettrici come accumulo di energia in un ambiente domestico o lavorativo, sia per caricare i veicoli, fornire una fonte di alimentazione di emergenza o reimmettere energia nella rete

Quindi secondo te i veicoli elettrici sono l'unica via da seguire in quanto risolvono non solo i problemi di emissioni zero ma anche molti altri problemi?

Esatto, ma non dimentichiamo che i grandi veicoli fanno parte di una rivoluzione quest'anno e i veicoli elettrici stanno diventando connessi e autonomi. Tutti questi mega trend si stanno unendo alla rivoluzione dei veicoli elettrici e la ricarica rapida è al centro di questa tempesta perfetta. Ma queste cose richiedono tempo per crescere al fine di rendere l'intera esperienza rapida e conveniente.

Vuoi aggiungere qualcosa?

Solo l'idea che per portare davvero i veicoli elettrici al passaggio successivo, è necessaria una nuova tecnologia della batteria. Questo è il motivo per cui abbiamo avviato StoreDot, per mettere ricerca e sviluppo in batterie nuove e migliorate.