Startup europee Penso che avremo bisogno di una batteria migliore
Startup europee batteria migliore
L’anno prossimo, un’azienda olandese installerà un nuovo tipo di batteria su un drone e – se tutto va secondo i piani – quel drone volerà per il 50% più a lungo di quanto potrebbe con una normale batteria al litio (Li-ion). Tempi di volo di quasi un’ora, diciamo, anziché 34 minuti. Il drone potenziato non sarà più pesante di prima e la nuova batteria sarà effettivamente più piccola di quella vecchia, nonostante offra più energia.
I droni ad ala fissa e multirotore sono solo l’inizio. LeydenJar punta anche alle auto elettriche e Tim Aanhane, sviluppatore commerciale dell’azienda, stima che le batterie dell’azienda potrebbero consentire a un’auto elettrica di raggiungere un’autonomia di 800 o 900 km – circa il doppio dello standard di mercato attuale.
“L’industria delle batterie si sta muovendo velocemente”, dice Aanhane. La batteria di Leydenjar utilizza un anodo in silicio, anziché in grafite. Questo componente, anche noto come elettrodo negativo, è dove le particelle cariche negativamente chiamate ioni perdono gli elettroni. Gli elettroni quindi viaggiano attraverso un circuito elettrico, fornendo corrente.
L’Europa deve rimanere nella corsa alla tecnologia delle batterie
È solo una startup tra molte in Europa che lavorano per migliorare la tecnologia delle batterie. Un obiettivo chiave per molti in questo settore sono le alte densità di energia – batterie che offrono significativamente più potenza rispetto alle opzioni Li-ion esistenti. Questo tende ad essere misurato in termini della quantità di energia disponibile in wattora (Wh) per unità di volume (litri, l) o massa (chilogrammi, kg).
Con la ricerca e lo sviluppo che procedono a ritmo serrato, specialmente in paesi come la Cina, non c’è tempo da perdere. L’Europa deve creare una tecnologia delle batterie seriamente buona, velocemente, o rischia di rimanere indietro.
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LeydenJar, che conta più di 70 persone e ha raccolto 100 milioni di euro di finanziamenti fino ad oggi, sta attualmente testando le sue batterie prototipo. Aanhane e i suoi colleghi hanno pianificato di aprire una grande fabbrica nei Paesi Bassi nel 2025. La produzione annuale nel sito dovrebbe raggiungere i 100 megawattora di capacità totale di accumulo di energia – circa l’equivalente del fabbisogno energetico di fino a 100.000 case.
“Il silicio come materiale può immagazzinare 10 volte la quantità di ioni di litio rispetto alla grafite”, afferma Aanhane. Per l’intera batteria, ciò significa un rendimento di circa il 70% in più di energia per litro – 1.350 Wh/l o 390 Wh/kg.
Battaglia del rigonfiamento
LeydenJar afferma di aver risolto un problema chiave che ha frenato le batterie ad anodo di silicio in passato: un rigonfiamento eccessivo. Tradizionalmente, questi anodi si gonfiavano notevolmente durante la carica, riducendo la loro durata e potenzialmente rendendoli insicuri. Per contrastare questo problema, LeydenJar crea i suoi anodi facendo crescere piccole colonne di silicio, spesse diversi micrometri, su fogli di rame.
“C’è spazio tra di loro”, spiega Aanhane. “All’interno di queste colonne c’è anche porosità”.
Quegli spazi cruciali all’interno e intorno alle colonne di silicio significano che il rigonfiamento è per lo più contenuto all’interno del materiale della batteria e l’ingrossamento dell’intera cella della batteria è paragonabile a quello di una batteria ad anodo di grafite, dice Aanhane. Aanhane aggiunge che questo comportamento di rigonfiamento limitato sembra stabile per centinaia di cicli – il processo di caricare e scaricare ripetutamente la batteria.
Fino ad oggi, LeydenJar ha testato le sue batterie per circa 500 cicli e Aanhane suggerisce che stanno puntando a superare i 1.000 cicli. Un ulteriore vantaggio della tecnologia, afferma, è che richiede molto meno energia per essere prodotta rispetto a quanto necessario per gli anodi di grafite, rendendola potenzialmente più ecologica. I test di sicurezza non hanno mostrato un alto rischio di incendi o esplosioni, finora, il che è un aspetto importante nello sviluppo di nuove tecnologie delle batterie.
Sindrome della Cina
Negli ultimi mesi, i produttori di batterie in Asia hanno vantato capacità superiori all’orizzonte, con Gotion, ad esempio, che afferma che la sua nuova batteria Astroinno può fornire a un’auto elettrica un’autonomia di 1.000 km. CATL in Cina è un altro da tenere d’occhio; l’azienda afferma che la sua batteria da 500 Wh/kg potrebbe alimentare gli aerei elettrici del futuro. E Toyota, in Giappone, afferma di essere in fase di sviluppo di una tecnologia delle batterie che potrebbe fornire un’autonomia di 1.500 km a un’auto elettrica entro il 2027.
“La nostra dipendenza dalla Cina per questa industria in evoluzione sta crescendo a un ritmo incredibile”, ammette Karl McGoldrick, amministratore delegato e co-fondatore di LionVolt, un’altra startup olandese nel settore delle tecnologie delle batterie. L’azienda conta 16 dipendenti e ha ricevuto 16 milioni di euro di finanziamenti, 11 milioni dei quali sotto forma di sovvenzioni e sussidi.
LionVolt sta lavorando su batterie a stato solido che non contengono il litio liquido comune nei dispositivi Li-ion standard. Invece, utilizzano miliardi di piccoli pilastri tra i quali gli ioni fluiscono. McGoldrick spiega che questa maggiore superficie interna della batteria consente una maggiore densità energetica, pari a 450 Wh/kg.
Afferma inoltre che la tecnologia di LionVolt non soffre di dendriti, la crescita di filamenti metallici che possono causare cortocircuiti pericolosi in una batteria.
Innovare, adattarsi, superare?
Una delle cose più interessanti nello sviluppo di batterie ad alta densità energetica è la grande varietà di tecnologie attualmente in corso. In Italia, la startup Bettery, derivata dall’Università di Bologna, sta lavorando su una batteria a flusso che utilizza elettrodi semisolidi.
In questo caso, il semisolido è un fluido con particelle sospese al suo interno. Alessandro Brilloni, co-fondatore, afferma che lui e gli altri tre co-fondatori hanno trovato un modo per evitare che le particelle si depositino in un sedimento.
Tuttavia, ci sono dei compromessi nella scelta di questo approccio. Le batterie a flusso non sono efficienti quanto le batterie Li-ion. Anche se Brilloni afferma che dovrebbero avere una durata più lunga.
Lui e i suoi tre collaboratori stanno ora allestendo il loro primo laboratorio dedicato e hanno anche un piccolo prototipo di batteria abbastanza potente da alimentare, ad esempio, un computer portatile. Brilloni afferma che con la tecnologia dovrebbero essere possibili densità energetiche di 500 Wh/kg o superiori. L’azienda ha finora raccolto 420.000 euro.
Sottili e flessibili
Infine, The Batteries in Polonia ha sviluppato un dispositivo a stato solido realizzato utilizzando un elettrolita a base di polvere, che l’azienda sostiene che riduca notevolmente i costi di produzione.
La portavoce Izabela Bany suggerisce che le batterie, che potrebbero essere realizzate in formati sottili e flessibili, potrebbero presto alimentare sensori, dispositivi indossabili, dispositivi IoT o illuminazione di emergenza autonoma, ad esempio. The Batteries ha finora raccolto 12,4 milioni di dollari (11,9 milioni di euro) di finanziamenti.
Un altro vantaggio, aggiunge Bany, è che la tecnologia non soffrirà di combustione o esplosioni anche se ci sono difetti di produzione. The Batteries mira a densità energetiche di circa 1.200 Wh/L.
Questo è solo un piccolo gruppo di approcci emergenti tra le startup europee di tecnologia delle batterie e è difficile dire quali avranno successo negli anni a venire. Ma McGoldrick sottolinea che, se l’Europa vuole essere protagonista nella grande corsa delle batterie, è essenziale investire in tecnologie innovative, il che significa puntare su giovani aziende.
“Dobbiamo essere più coraggiosi”, afferma. “Altrimenti, compreremo tutte le nostre batterie dalla Cina”.
