Il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti ha stanziato un prestito di 670,6 milioni di dollari a favore di Aspen Aerogels per la costruzione di un nuovo stabilimento per la produzione di materiali che migliorano la sicurezza delle batterie.
Un’azienda che produce materiali per batterie antincendio ha appena ottenuto un prestito di 670,6 milioni di dollari dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti.
Aspen Aerogels produce materiali isolanti che possono essere stratificati all’interno della batteria di un veicolo elettrico per impedire o rallentare la diffusione del calore e degli incendi all’interno del pacco. L’azienda sta costruendo un nuovo stabilimento in Georgia per la produzione dei suoi materiali e il DOE’s Loan Programs Office fornirà l’ingente prestito per aiutarla a completare la costruzione dell’impianto.
Con l’arrivo sulle strade di un numero sempre maggiore di veicoli elettrici, cresce la preoccupazione per il problema, relativamente raro ma pericoloso, degli incendi delle batterie. Mentre le auto a gas prendono fuoco a tassi più elevati, gli incendi delle batterie possono essere più difficili da spegnere e sono a maggior rischio di riaccensione, creando situazioni pericolose per i conducenti e i primi soccorritori. Materiali come le barriere termiche di Aspen Aerogels possono contribuire a migliorare la sicurezza delle batterie.
“Credo che l’obiettivo sia quello di assicurarsi che contribuiscano a raggiungere gli obiettivi critici di sicurezza delle batterie che tutti condividiamo”, afferma Jigar Shah, direttore dell’Ufficio programmi di prestito.
Case automobilistiche come General Motors, Toyota e Audi acquistano già materiali Aspen Aerogels da utilizzare nei loro veicoli. Se la nuova fabbrica verrà avviata come previsto e raggiungerà la piena capacità produttiva, potrebbe fornire materiale per oltre due milioni di veicoli elettrici all’anno.
Quando una batteria agli ioni di litio viene danneggiata o va in cortocircuito, può avviare un processo chiamato “thermal runaway”, un ciclo di feedback di calore e reazioni chimiche che può portare a un incendio o a un’esplosione. I pacchi batteria dei veicoli elettrici sono composti da molte piccole celle collegate tra loro, quindi c’è il rischio che un problema in una cella si diffonda al resto del pacco.
Le barriere termiche prodotte dall’azienda possono essere infilate tra le celle, creando un ostacolo che può sopprimere la diffusione. A seconda di come una casa automobilistica utilizza i materiali, l’isolamento in aerogel può almeno rallentare la propagazione della fuga termica, dando al conducente il tempo sufficiente per uscire dall’auto. Oppure le case automobilistiche possono usare i materiali per progettare batterie in grado di confinare una cella o un gruppo di celle difettose, in modo che “invece di avere un incendio che fonde l’auto, si abbia un evento più isolato”, dice Young.
Gli aerogel sono ottimi isolanti per mantenere le temperature calde o fredde, poiché sono costituiti per lo più da microscopiche sacche d’aria. All’inizio degli anni 2000 Aspen ha ottenuto sovvenzioni dalla NASA per esplorare l’uso dei suoi materiali per le tute spaziali e per altre applicazioni e da allora ha venduto materiali per attrezzature in impianti come raffinerie di petrolio e terminali di gas naturale liquefatto, afferma Don Young, amministratore delegato dell’azienda.
L’azienda ha iniziato a utilizzare i suoi aerogel nei materiali delle batterie nel 2021. L’inizio è stato una collaborazione con General Motors, spiega Young: all’epoca la casa automobilistica aveva problemi con le batterie della Chevy Bolt che prendevano fuoco.
Sebbene gli aerogel possano contribuire a ridurre la gravità degli incendi delle batterie, non sono in grado di prevenire completamente gli eventi di fuga termica. “Attualmente non siamo a conoscenza di alcuna tecnologia commerciale che prevenga in modo affidabile la fuga termica”, afferma In Taek Song, ricercatore presso LG Chem e parte di un team che ha recentemente pubblicato una ricerca sui dispositivi di sicurezza per le batterie agli ioni di litio, via e-mail. Le batterie agli ioni di litio contengono materiali infiammabili e possono immagazzinare molta energia.
Le case automobilistiche e i produttori di batterie hanno già adottato alcune misure per ridurre il rischio di fuga termica, tra cui sistemi di gestione della batteria in grado di rilevarne e controllarne le condizioni per prevenire gli incendi prima che si verifichino. I materiali per l’isolamento termico, compresi quelli realizzati con l’aerogel, fanno parte del crescente arsenale che può limitare i danni in caso di fuga termica.
Un potenziale svantaggio di questi materiali è l’aumento dell’ingombro della batteria, che riduce la densità di energia – la quantità di energia che una batteria può immagazzinare in un determinato volume o peso. Una maggiore densità di energia si traduce in una maggiore autonomia per un veicolo elettrico, un punto di forza fondamentale per molti automobilisti. Il vantaggio degli aerogel è che sono superleggeri, essendo costituiti per la maggior parte da aria, quindi non limitano la densità energetica come potrebbero fare altri materiali.
Le barriere termiche di Aspen hanno uno spessore che varia da uno a quattro millimetri e possono essere impilate tra le celle. A seconda della casa automobilistica e del veicolo in questione, il costo per incorporarle in un veicolo elettrico varia da 300 a 1.000 dollari, afferma Young.
Una matita appoggiata su una barriera termica PyroThin per mostrarne lo spessore comparativo.
PER GENTILE CONCESSIONE DI ASPEN AEROGEL
Il mercato sta crescendo rapidamente. Quando l’azienda ha iniziato a vendere i suoi materiali per batterie nel 2021, ha realizzato vendite per circa 7 milioni di dollari. Nel 2023 ha raggiunto i 110 milioni di dollari e, secondo Young, nel 2024 dovrebbe più che raddoppiare.
Aspen Aerogels produce attualmente materiali per le batterie EV nello stabilimento di Rhode Island, che produce anche materiali per altre aziende, tra cui l’industria del petrolio e del gas. “Stiamo esaurendo le scorte di quell’impianto”, afferma Young. Il prestito del DOE sosterrà la costruzione di un nuovo impianto in Georgia, che sarà interamente dedicato alla produzione di materiali per le batterie EV. Secondo Young, l’impianto dovrebbe essere operativo entro l’inizio del 2027.
“Questo prestito serve a portarli su scala reale per il loro primo impianto commerciale in Georgia”, spiega Shah. L’azienda dovrà soddisfare alcuni requisiti finanziari e tecnici per finalizzare il finanziamento.
“Questo prestito è di fondamentale importanza per noi, per aiutarci a completare il progetto”, afferma Young.
