Batterie a stato solido: vantaggi, svantaggi e tendenze del mercato

Cos'è una batteria a stato solido?

Una batteria a stato solido è una tecnologia a batteria avanzata distinta dall'uso di elettroliti solidi invece di elettroliti liquidi e separatori presenti nelle tradizionali batterie agli ioni di litio. Le batterie tradizionali agli ioni di litio sono costituite da materiali di catodo e anodo, elettroliti liquidi e separatori. L'elettrolita solido nelle batterie a stato solido offre un'alternativa più sicura agli elettroliti liquidi.

Vantaggi e svantaggi delle batterie a stato solido

Vantaggi

Alta sicurezza : le batterie a stato solido sono intrinsecamente più sicure a causa dell'uso di elettroliti solidi. Impedano effettivamente la formazione di dendriti di litio, riducendo il rischio di combustione e esplosione ed eliminando le reazioni laterali ad alte temperature.

Alta densità di energia : le batterie a stato solido consentono l'uso di litio metallico come materiale anodo, aumentando significativamente la densità di energia. Mentre è difficile per le batterie per elettroliti liquidi per superare i 500 WH/kg, le batterie a stato solido possono ottenere densità energetiche di 300-400 WH/kg.

Vita a lungo ciclo : l'elettrolita solido affronta i problemi relativi alla formazione di interfasi e ad elettroliti solidi e ai dendriti di litio osservati negli elettroliti liquidi, migliorando così notevolmente la durata del ciclo, con potenziali durate della vita che raggiungono 45.000 cicli.

Svantaggi

Elevata resistenza interfacciale : il debole contatto tra elettroliti solidi e materiali elettrodi provoca una bassa conducibilità ionica, portando ad un'alta resistenza interfacciale.

Costo elevato : attualmente il costo di produzione delle batterie a stato solido è relativamente elevato, ostacolando l'adozione commerciale diffusa.

Paesaggio del mercato per batterie a stato solido

Tendenze di sviluppo globale

I governi in tutto il mondo supportano attivamente lo sviluppo di veicoli elettrici e hanno fissato obiettivi chiari e piani tecnici per lo sviluppo di batterie a stato solido. Entro il 2025 sono previsti progressi significativi nella densità di energia con una transizione verso batterie a stato solido.

Cina : aziende come la tecnologia CATL e Prologium sono in fase pilota per batterie a stato semi-solide, con produzione in serie previsto prima del 2025.

Giappone e Corea del Sud : la Toyota mira a rilasciare veicoli elettrici dotati di batterie a stato solido entro il 2022. Le aziende giapponesi guidano nella tecnologia a batteria a stato solido.

Europa e Stati Uniti : i principali case automobilistiche occidentali stanno investendo in startup a batteria a stato solido come Solidpower e Quantumscape per ottenere un punto d'appoggio in questo campo.

Prospettive future

Man mano che la tecnologia matura e i costi diminuisce, le batterie a stato solido dovrebbero raggiungere la produzione di massa commerciale entro il 2025. Nei prossimi anni, il contenuto di elettroliti liquidi diminuirà gradualmente, con le batterie a stato solido che diventano lo standard del settore.

Conclusione

Le batterie a stato solido offrono una sicurezza superiore, un'elevata densità di energia e una lunga durata del ciclo, posizionandole come componente chiave nei futuri veicoli elettrici e sistemi di accumulo di energia. Tuttavia, rimangono sfide relative agli alti costi e agli ostacoli tecnici. Attraverso la collaborazione e la ricerca globali, le batterie a stato solido si stanno avvicinando all'applicazione commerciale, presentando nuove opportunità e sfide nel settore delle energie rinnovabili.