Nel breve termine, è probabile che le batterie tradizionali a base di litio, con tutti i loro limiti e i loro costi, mantengano la loro presa sul mercato dei veicoli elettrici (EV). Ma, in termini prospettici, molti credono che nel prossimo decennio emergerà la batteria perfetta, in grado di offrire l’equilibrio ideale tra costi, densità energetica, sicurezza e sostenibilità ambientale.
Per raggiungere questo obbiettivo ci sono circa una dozzina di produttori di batterie al lavoro, che puntano al dominio del mercato. Anche se è impossibile dire chi prevarrà, secondo una ricerca di Focus, saranno le batterie al grafene e a doppio ione che sconvolgeranno davvero il mercato.
Tra il 2030 e il 2035 emergeranno le batterie al grafene
Le batterie al grafene dovrebbero emergere tra il 2030 e il 2035, allorquando si prevede che il prezzo del grafene scenderà vertiginosamente.
Il report di Focus è il risultato dell’elaborazione con 3 tipi di Intelligenza Artificiale (Large Language Models, Vector Search e Multivariate Regression) su grandi volumi di dati riguardo ai brevetti globali (è un approccio ispirato da una ricerca del Massachusetts Institute of Technology).
Le batterie tradizionali migliorano troppo lentamente
Quello che emerge è che tutte le tecnologie delle batterie basate sul litio stanno migliorando a velocità simili. Gli attuali composti chimici dominanti, litio-nichel-manganese-cobalto e litio-ferro-fosfato, stanno migliorando di anno in anno a tassi del 30% e del 36% rispettivamente. Le batterie al litio-zolfo stanno migliorando del 30% su base annua e quelle gli anodi di silicio del 32%. Le batterie al litio a stato solido stanno migliorando ad un tasso del 31% su base annua. Si tratta di tassi di miglioramento simili, che non sono in grado di sconvolgere gli equilibri di mercato esistenti.
Lo stesso discorso vale per le batterie al sodio, che hanno un tasso di miglioramento del 33%, una percentuale simile a quella delle batterie al litio-ferro-fosfato. Secondo Focus, le batterie al sodio hanno una densità energetica relativamente modesta. È una tecnologia in rapido miglioramento, ma non sconvolgerà il mercato.
Esistono poi alcune batterie che si basano su sostanze chimiche che stanno generando un certo entusiasmo. Le batterie al magnesio-zolfo stanno migliorando a un tasso del 24,4% su base annua, quelle agli ioni di magnesio del 26%, le batterie ai nanofili del 35% e quelle agli ioni di potassio del 36%.
Le batterie al grafene e a doppio ione possono rivoluzionare il mercato
Tuttavia, si tratta di percentuali che impallidiscono davanti alle batterie al grafene, che stanno migliorando del 48,8%, o alle batterie a doppio ione, che vantano un tasso di miglioramento del 48,5%, sempre su base annua. Poiché la velocità di miglioramento del grafene e delle batterie a doppio ione è significativamente e costantemente più elevata rispetto ad altri prodotti chimici per batterie, queste possono essere considerate dirompenti.
Le batterie al grafene offrono un enorme passo in avanti per le prestazioni dei veicoli elettrici, con elevate densità di energia, maggiore durata del ciclo (il numero di cicli di carica e scarica che una batteria può completare prima di perdere prestazioni) e ricarica rapida. Il loro principale svantaggio al momento è il costo proibitivo, determinato dal prezzo altissimo della produzione di grafene.
Ad oggi il grafene costa 200 dollari al chilogrammo
Affinché le batterie al grafene possano sconvolgere il mercato dei veicoli elettrici, il costo di produzione del grafene deve diminuire in modo significativo. Il grafene è attualmente prodotto a circa 200 dollari per chilogrammo. Secondo Focus, quando il costo del grafene sarà paragonabile a quello del litio, potrà essere utilizzato nelle batterie commerciali.
La produzione del carbonato di litio costa attualmente circa 16 dollari al chilogrammo e gli analisti ritengono che potrebbe scendere di un ulteriore 30% nel 2024, per raggiungere 11 dollari al chilogrammo. Il sistema di Intelligenza Artificiale di Focus prevede che la produzione di grafene diventerà abbastanza economica da consentire al materiale di farsi strada nella chimica delle batterie entro il 2031.
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