La prossima generazione di batterie al litio sarà tutta senza cobalto?

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Diverse aziende sono impegnate a sviluppare nuove composizioni chimiche per gli accumulatori al litio, riducendo moltissimo o anche azzerando il contenuto di una materia prima sempre più costosa e con rischi futuri di approvvigionamento. Le principali soluzioni in sintesi.

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È possibile realizzare delle batterie al litio rinunciando a un elemento prezioso e anche molto “rischioso” (dal punto di vista geopolitico soprattutto) come il cobalto?

La risposta è affermativa, evidenziano gli analisti di GTM Research in un breve approfondimento sul futuro dei sistemi di accumulo energetico, perché esistono diversi produttori che costruiscono dispositivi cobalt-free, ad esempio gli accumulatori al litio-ferro-fosfato (LFP, lithium iron phosphate), quelli al litio-ossido di manganese (LMO, lithium manganese oxide) e quelli al litio-titanato (lithium titanate).

Il cobalto, ricordiamo in breve, è utilizzato nelle comuni batterie al litio, insieme con nickel e manganese oppure con nickel e alluminio; sono gli accumulatori NMC (nickel manganese cobalt) o NCA (nickel cobalt aluminium) che forniscono energia alla maggior parte degli apparecchi elettronici e alle vetture elettriche.

Tuttavia, l’andamento futuro delle forniture e dei prezzi di questa materia prima sta preoccupando in modo particolare l’industria delle batterie, a causa del ruolo dominante del Congo (vedi  QualEnergia.it Prezzi alle stelle e forniture poco etiche: perché il futuro delle batterie è appeso al cobalto)

Oltre metà del cobalto estratto ogni anno, infatti, proviene dalle miniere del paese africano, così come oltre metà delle riserve accertate di cobalto sulla terraferma si trova sempre in Congo.

Con molteplici rischi associati a un approvvigionamento così concentrato: instabilità politica della nazione centrafricana, misure volte a colpire le compagnie straniere che investono nel settore (ad esempio imponendo delle nuove tasse sui profitti delle attività minerarie), problemi di natura etica dovuti allo sfruttamento del lavoro minorile nei giacimenti, difficoltà a tracciare la provenienza del materiale.

Tanto che i prezzi del cobalto si sono impennati nei primi mesi del 2018, arrivando al record di 95.000 dollari per tonnellata a marzo, per poi ridiscendere un po’ intorno a 70.000 $/tonnellata.

Così diverse aziende stanno cercando soluzioni alternative.

Panasonic e Tesla, qualche settimana fa, avevano comunicato di voler continuare a ridurre il più possibile il contenuto di cobalto nelle batterie prodotte nella super-fabbrica del Nevada, destinate alla nuova vettura Model 3, con l’obiettivo di azzerare l’impiego di questa materia prima in un futuro molto vicino.

GTM Research ha identificato una serie di compagnie che producono diversi tipi di accumulatori al litio senza cobalto. I colossi cinesi BYD (noto anche per i suoi bus elettrici), CATL (Contemporary Amperex Technology, che nei giorni scorsi ha annunciato l’apertura di uno stabilimento in Germania grazie a un accordo con BMW) e CALB (China Aviation Lithium Battery) stanno tutti commercializzando batterie al litio-ferro-fosfato, oltre a quelle tradizionali NMC.

La start-up americana Ionic Materials, invece, sta sviluppando una nuova batteria a stato solido senza cobalto, riuscendo a raccogliere finanziamenti multimilionari dall’alleanza Renault-Nissan-Mitsubishi, dalla piattaforma d’investimento Volta Energy Technologies è più di recente da Total.

Un’altra start-up Usa molto attiva in questo genere di ricerca tecnologica è Conamix: anch’essa ha ricevuto un finanziamento consistente nelle scorse settimane, che includeva fondi gestiti da Volta Energy.

L’unica azienda europea citata da GTM è la francese Saft (acquisita nel 2016 da Total), che ha in catalogo quella che definisce batteria al super-litio ferro fosfato, molto più performante dei prodotti concorrenti secondo il gruppo transalpino.

Queste batterie cobalt-free normalmente hanno degli svantaggi in confronto alle “sorelle” a elevato contenuto di cobalto: in particolare, hanno una minore densità energetica e soffrono le ricariche rapide, quindi sono più difficili da impiegare sui veicoli 100% elettrici.

La sfida industriale, quindi, è realizzare una nuova “ricetta chimica” a basso costo e con prestazioni analoghe/superiori a quelle degli attuali accumulatori (vedi anche QualEnergia.it A stato solido e senza grafite: così la batteria al litio supererà i suoi limiti).

Una possibilità, come accennato prima nel caso di Panasonic e Tesla, è individuare una composizione chimica con una quantità estremamente ridotta di cobalto.

Anche LG Chem e Samsung, ad esempio, stanno sperimentando un mix di nickel, manganese e cobalto in proporzione 8:1:1, quindi con otto parti di nickel per ogni parte di cobalto, al posto della composizione standard 1:1:1, spiegano infine gli esperti di GTM Research.

(Articolo pubblicato originariamente il 12 luglio 2018)

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