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Autonomia di 1300 chilometri! Porsche punta sulla nuova batteria al litio
Sommario
Di recente, secondo quanto riportato da Carscoops, Porsche prevede di produrre auto elettriche con un'autonomia superiore a 807 miglia (circa 1300 chilometri) a medio termine. È interessante notare che queste auto elettriche saranno dotate di batterie al litio, non batterie allo stato solido.
Quindi, come riuscirà Porsche a realizzare questa impresa tecnologica in ambito batterie? Secondo quanto riportato da Carscoops, Porsche ritiene che un approccio possibile risieda nell'ottimizzazione dei materiali degli anodi.
Porsche sta attualmente sviluppando materiali per anodi in silicio. Questo sviluppo consentirebbe di decuplicare la densità di accumulo energetico della batteria. Inoltre, la doterebbe di capacità di ricarica rapida, consentendole di passare da 5% a 80% in 15 minuti.
Tuttavia, questo materiale anodico in silicio presenta un chiaro problema. Può espandersi di 300% quando assorbe litio, influendo direttamente sulla durata della batteria. Per risolvere questo problema, Porsche sta ora studiando materiali anodici con un contenuto di silicio fino a 80%. Contemporaneamente, sta aumentando il contenuto di nichel nei materiali catodici per ottenere una maggiore capacità di carica.
Inoltre, il rapporto menziona anche che Porsche sta sviluppando batterie allo stato solido avanzate con una densità energetica superiore di 50%.
Riserve tecnologiche delle batterie al litio Porsche
Uno sguardo all'arsenale tecnologico delle batterie Porsche mostra che segue due percorsi principali: batterie al litio con anodo ad alto contenuto di silicio e batterie allo stato solido. L'obiettivo è raggiungere un'elevata densità energetica e una ricarica ultraveloce per soddisfare la domanda di autonomia ultraelevata. Tuttavia, questo solleva delle problematiche. Maggiore è l'autonomia, maggiori sono il peso e il costo della batteria. Questa è una direzione di ricerca e sviluppo comune per le aziende produttrici di batterie e le case automobilistiche: come ottenere autonomie maggiori senza aumentare costi e peso.
Un aspetto da sottolineare è che Porsche è nota come l'azienda automobilistica di lusso più redditizia al mondo. Questo significa che può sostenere costi di ricerca, sviluppo e produzione relativamente elevati.
Secondo i dati ufficiali Porsche, nel primo trimestre del 2023 ha realizzato un fatturato di 10,1 miliardi di euro, con un aumento di 25,5% rispetto all'anno precedente; un utile sulle vendite di 1,84 miliardi di euro, con un aumento di 25,4% rispetto all'anno precedente; e un flusso di cassa netto di 1,43 miliardi di euro dalle operazioni automobilistiche, con un aumento significativo di 83,6% rispetto all'anno precedente.
In vista della roadmap della tecnologia delle batterie, Porsche ha già iniziato a predisporre accordi di investimento.
Nel settore delle batterie al litio con anodi ad alto contenuto di silicio, Porsche ha partecipato lo scorso maggio al round di finanziamento di Serie C dello sviluppatore statunitense di batterie al litio-silicio Group14 Technologies. L'azienda ha investito 100 milioni di dollari per la produzione di materiali per anodi in silicio.
I dati rivelano che Group14 è stata scorporata da EnerG2, un'azienda che sviluppa e produce materiali in carbonio. Nel 2019, Group14 ha condotto un round di finanziamento di Serie A, raccogliendo 18 milioni di tonnellate di carbonio. Tra gli investitori figurano CATL, Showa Denko (Giappone), Cabot e BASF.
Attualmente, Group14 possiede due stabilimenti indipendenti. Uno è il primo stabilimento per la produzione di materiali per batterie, avviato nell'aprile 2021, mentre l'altro, secondo l'amministratore delegato Rick Luebbe, verrà costruito nello Stato di Washington orientale. Questo secondo stabilimento sarà parzialmente finanziato dall'investimento di Serie C.
Porsche ha già concordato la destinazione dei materiali anodici in silicio di Group14: Group14 fornirà prodotti al Gruppo Cellforce. Il Gruppo Cellforce è una joint venture costituita da Porsche e Customcells Holding, un produttore tedesco di batterie speciali, nel 2021. L'azienda prevede di sviluppare e produrre batterie ad alte prestazioni utilizzando anodi in silicio per produzioni in piccola serie, auto da corsa e veicoli ad alte prestazioni in futuro.
Per quanto riguarda le batterie allo stato solido, il Gruppo Volkswagen, casa madre di Porsche, ha investito nel produttore di batterie allo stato solido QuantumScape dal 2018, diventandone il maggiore azionista. QuantumScape ha annunciato a dicembre 2020 di aver risolto i problemi tecnici delle batterie allo stato solido con una densità energetica superiore a 1000 Wh/L e prevede di avviare la produzione in serie di batterie allo stato solido tra il 2024 e il 2025. Il Gruppo Volkswagen prevede di utilizzare queste batterie nei suoi modelli.
Altre case automobilistiche prendono l'iniziativa nella tecnologia delle batterie
Anche altre case automobilistiche hanno preso iniziative per quanto riguarda le due tecnologie delle batterie su cui sta puntando Porsche, e i tempi di presentazione delle loro domande potrebbero essere più rapidi rispetto a quelli di Porsche.
Il 22 luglio 2021, Sajjad Khan, CTO di Mercedes-Benz, ha dichiarato che le batterie di nuova generazione adatteranno la loro composizione chimica alle esigenze dei clienti dei diversi mercati. Collaboreranno con aziende produttrici di materiali per batterie come Sila Nano per aumentare la densità energetica delle batterie a 900 Wh/L grazie alla tecnologia degli anodi a base di silicio. Mercedes-Benz prevede di rafforzare la collaborazione con i partner per promuovere ulteriormente la tecnologia degli anodi ad alto contenuto di silicio.
Sila Nano è una startup con sede in California, fondata da un ex ingegnere della Tesla; gli investimenti coinvolgono anche Mercedes-Benz.
A maggio 2022, è stato annunciato che Mercedes-Benz inizierà a utilizzare una nuova batteria ad alta densità energetica con anodo al silicio nella sua Classe G a partire dal 2025. Questa batteria ha una densità energetica 20-40% superiore a quella di batterie simili attualmente disponibili. Secondo fonti interne, questa batteria è fornita da CATL e i materiali dell'anodo provengono da Sila Nano.
Le ultime notizie indicano che i materiali anodici a base di silicio e le batterie al titanio e silicio di Sila Nano inizieranno la produzione di massa quest'anno, e la batteria di supporto per la Mercedes-Benz EQG G, che verrà lanciata a breve, sarà la prima a utilizzare i nuovi materiali.
La ricerca e lo sviluppo di batterie allo stato solido stanno accelerando in tutto il mondo. Cina, Giappone, Corea del Sud, Europa e Stati Uniti hanno indicatori e aspettative chiari per le batterie allo stato solido, nonché piani a livello nazionale.
A febbraio di quest'anno, Nissan ha dichiarato che avrebbe prodotto il primo lotto di batterie allo stato solido, prive di liquidi e relativamente economiche, nel 2025 e che prevede di produrre un nuovo veicolo elettrico alimentato da batterie allo stato solido nel 2028.
Toyota detiene attualmente il maggior numero di brevetti al mondo per batterie allo stato solido. Prevede di produrre in serie batterie allo stato solido su piccola scala entro il 2025 e punta a una produzione di massa stabile entro il 2030.
La Cina è unica in quanto è l'unico paese al mondo ad aver scelto un percorso elettrolitico ibrido solido-liquido utilizzando composti di ossido e polimeri. Attualmente, Weilan New Energy, Qingtao Energy, Zhejiang Fengli e Huineng Technology sono le quattro principali aziende produttrici di batterie allo stato solido che hanno avviato la produzione di massa e la procedura di finanziamento per la quotazione in borsa.
A novembre dello scorso anno, Weilan New Energy ha prodotto in serie con successo una batteria allo stato solido per veicoli con una capacità di 360 Wh/kg. Questo prodotto consente a un veicolo elettrico di raggiungere un'autonomia di 1.000 km con una singola carica. Recentemente, l'ultimo elenco di annunci di modifiche ed espansioni del Ministero dell'Industria e dell'Informazione Tecnologica ha mostrato che tre modelli NIO inizieranno a utilizzare batterie semi-solide e che tutti e tre i modelli hanno scelto Weilan New Energy come fornitore di batterie.
Qingtao Energy è stata la prima a industrializzare batterie al litio allo stato solido nel 2018 e ha costruito il primo batteria al litio linea di produzione nel paese. Dispone di un sistema di produzione diversificato, che include batterie semisolide di prima generazione (contenuto liquido compreso tra 5% e 15%, densità energetica di 240-420 Wh/kg), batterie quasi-solide di seconda generazione (contenuto liquido inferiore a 5%, densità energetica di 400-500 Wh/kg) e batterie allo stato solido di terza generazione (senza liquido, densità energetica superiore a 500 Wh/kg). La batteria allo stato solido di terza generazione ha completato la verifica in laboratorio ed è attualmente impegnata nella progettazione della linea di produzione e nello sviluppo dei processi.
Zhejiang Fengli è una sussidiaria di Ganfeng Lithium, principalmente responsabile della ricerca e sviluppo e della promozione sul mercato di prodotti per batterie allo stato solido. Il 19 maggio, il rapporto di ricerca degli investitori di Ganfeng Lithium ha dichiarato che la batteria ibrida solido-liquido di prima generazione dell'azienda ha avviato la produzione in serie e la densità energetica può raggiungere o superare i 260 Wh/kg. L'attuale capacità di progettazione è di 4 GWh all'anno ed è in fase di aumento. La batteria ibrida allo stato solido di seconda generazione utilizza il litio metallico come anodo e la densità energetica può superare i 400 Wh/kg. Le prestazioni di sicurezza soddisfano pienamente i requisiti del veicolo e le prestazioni del ciclo della batteria campione di ricerca e sviluppo hanno soddisfatto i requisiti dell'azienda produttrice del veicolo.
Nel 2022, la batteria ibrida solido-liquido di Ganfeng Lithium è stata installata sull'auto elettrica Dongfeng E70. Inoltre, il lancio del SUV elettrico Seres-5, equipaggiato con la batteria ibrida ternaria solido-liquido di Ganfeng Lithium, è previsto per il 2023.
Huineng Technology ha iniziato a produrre batterie allo stato solido nel 2017. I prodotti attuali includono batterie allo stato solido con anodo al silicio, batterie allo stato solido con anodo al litio metallico e batterie allo stato solido basate sulla tecnologia bipolare.
Lo stabilimento G1, situato a Taoyuan, Taiwan, ha una capacità produttiva annua di 40 GWh, utilizzata principalmente per l'elettronica di consumo e i dispositivi elettronici indossabili. Lo stabilimento G2, attualmente in costruzione, produrrà batterie allo stato solido per veicoli elettrici. Il 13 maggio, secondo quanto riportato da un media francese, Huineng Technology prevede di investire 5,2 miliardi di euro per costruire una nuova super fabbrica di batterie a Dunkerque, nel nord della Francia. Inoltre, Huineng Technology ha stipulato accordi di cooperazione con Mercedes-Benz, NIO e Skywell Auto.
