Le batterie allo stato solido possono rendere più sostenibile la mobilità elettrica

Le batterie a stato solido sono una grande opportunità per la decarbonizzazione della mobilità elettrica: non solo sono più sicure e durevoli rispetto alle tecnologie attualmente a disposizione, ma hanno anche un’impronta di carbonio inferiore. Le batterie a stato solido (Solid state batteries, Ssb) emettono su tutto il loro ciclo di vita tra il 24% e il 39% della CO₂ in meno, in base alla provenienza delle materie prime. È quanto emerge dalla ricerca “Comparative life cycle assessment study of solid state and lithium-ion batteries for electric vehicle application in Europe” pubblicata il 19 luglio 2022 e affidata da Transport & Environment, la federazione europea dei trasporti e dell’ambiente, a Minviro, azienda specializzata nell’analisi dell’impatto ambientale del ciclo di vita delle materie prime. Le ambiziose politiche europee che prevedono lo stop alla vendita di automobili e furgoni alimentati a benzina e diesel entro il 2035 porteranno a un aumento considerevole della domanda di auto elettriche e di conseguenza di batterie sicure, efficienti, economiche e quanto più possibile pulite. Gli accumulatori a stato solido sembrano quindi la soluzione più promettente.

Ma che cosa è un Ssb e in che cosa si differenzia dalle attuali tecnologie a ioni di litio? Una batteria è composta da tre parti: un polo positivo (catodo), un polo negativo (anodo) e un elettrolita che riempie lo spazio tra i due poli e permette il flusso di elettricità nella batteria. Nel caso delle batterie a ioni di litio l’elettrolita è liquido mentre nelle Ssb è un solido. Questa differenza porta a una serie di vantaggi. Le Ssb hanno una maggiore densità energetica ossia sono in grado di generare una maggiore quantità di elettricità a parità di peso. Inoltre l’utilizzo di un elettrolita solido più stabile e sicuro riduce la possibilità di surriscaldamento e di incendio, un rischio che caratterizzava le batterie a ioni di litio. Le stime prevedono che, una volta consolidata la filiera, le Ssb potranno essere anche più economiche e meno costose da produrre rispetto alle alternative fino a ora in commercio. Infine sono più veloci da ricaricare: la start-up californiana QuantumScape specializzata nella produzione di batterie a stato solido per auto elettriche sostiene che i loro prodotti possono raggiungere una ricarica dell’80% in 15 minuti. È soprattutto la maggiore velocità di rifornimento, considerata fino a ora un limite alla mobilità elettrica, che sta spingendo l’industria automobilistica a sviluppare questa tecnologia. In Germania, infatti, Volkswagen, Bmw e Daimler/Mercedes-Benz, insieme ad aziende attive nel campo della chimica e nel riciclo dei materiali come Umicore, hanno fondato il research cluster “FastBatt” dedicato allo sviluppo di Ssb per la mobilità elettrica.

Se i vantaggi “tecnici” delle Ssb sono noti, il loro effettivo impatto ambientale era fino a ora scarsamente esaminato. La ricerca di Minviro approfondisce la questione e mette a confronto la produzione di CO₂ per unità di energia, espressa in kilowattora (KgCO₂/kWh), delle diverse tecnologie esaminate. Le Ssb sono la scelta migliore in quanto presentano emissioni pari a 58 KgCO₂/kWh contro le attuali tecnologie a ioni di litio che emettono fino a 78 KgCO₂/kWh. La differenza è dovuta a una maggiore densità energetica che richiede l’impiego di meno materiali e quindi un impatto ambientale decisamente inferiore. Un ulteriore taglio delle emissioni, afferma lo studio di Minviro, si può effettuare tramite una riduzione dell’impatto ambientale delle materie prime. In questo caso con una filiera più sostenibile è possibile abbattere le emissioni nette del 39% rispetto alle attuali batterie. “I veicoli elettrici sono già di gran lunga la scelta migliore per il Pianeta e nel frattempo l’impronta di carbonio delle batterie diminuisce ogni anno. Ma la tecnologia allo stato solido rappresenta un cambiamento epocale richiede molti meno materiali e quindi molte meno emissioni per la sua realizzazione”, spiega Cecilia Mattea responsabile per la mobilità pulita presso T&E.

Lo sviluppo di un’industria europea per la produzione di batterie è un passo fondamentale per la decarbonizzazione del comparto automotive nel continente. Per questi motivi, afferma T&E, è necessario che la legislazione europea in materia sia più ambiziosa e in grado di supportare davvero la transizione ecologica. Secondo la federazione, infatti, l’Ue dovrebbe promuovere batterie con un impatto ambientale inferiore e incentivare il riciclo e l’economia circolare. In particolare per quanto riguarda il litio, presente nelle Ssb in una quantità superiore del 35% rispetto alle controparti a ioni di litio, sono previsti traguardi di riciclo al 70% nel 2025 e al 90% nel 2030. In più l’Unione europea dovrebbe promuovere obblighi di responsabilità di impresa per tracciare e prevenire eventuali danni ambientali e violazione dei diritti umani dei lavoratori. “Rendere più sostenibile il modo in cui estraiamo e lavoriamo le materie prime delle batterie allo stato solido ridurrà ulteriormente il loro impatto sul clima. Il miglioramento dei metodi utilizzati nella catena di fornitura sarà fondamentale. Il Regolamento Ue sulle batterie è un’opportunità per garantire che ogni batteria prodotta o venduta in Europa abbia una migliore provenienza, una minore impronta di carbonio e sia riciclata alla fine del suo ciclo di vita”, conclude Mattea.

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