Volete sapere che fine fanno le batterie? Scoprite come sono fatte

Il litio e altri metalli chiave stanno plasmando il futuro della tecnologia delle batterie.

Di recente ho discusso con delle persone su quale sia la tecnologia più importante per affrontare il cambiamento climatico. Con l’avvertenza che avremo sicuramente bisogno di tutta una serie di soluzioni per affrontare veramente la sfida, la mia scelta personale potrebbe essere quella delle batterie. Se volete saperne di più sull’argomento, sul sito abbiamo un’ampia scelta. Potete iniziare da qui, qui o qui.

Le batterie trasformeranno i trasporti e potrebbero anche essere fondamentali per immagazzinare le fonti rinnovabili, come l’energia eolica o solare, nei momenti in cui queste risorse non sono disponibili. In un certo senso, quindi, sono una tecnologia centrale per i due settori responsabili della maggior parte delle emissioni: energia e trasporti.

Se si vuole capire cosa succederà nelle batterie, bisogna guardare a ciò che sta accadendo in questo momento nei materiali necessari per costruirle. L’Agenzia Internazionale per l’Energia ha appena pubblicato un nuovo rapporto sullo stato dei minerali critici per l’energia, che contiene alcune interessanti informazioni sulle batterie.

Cosa c’è di nuovo nei materiali delle batterie?

Probabilmente non è una novità per voi, ma le vendite di veicoli elettrici stanno crescendo rapidamente: hanno rappresentato il 14% delle vendite globali di veicoli nuovi nel 2022 e raggiungeranno il 18% nel 2023, secondo l’AIE. Questa crescita globale è uno dei motivi per cui noi di MIT Technology Review abbiamo inserito “l’ineluttabile elettrico” nella nostra lista di tecnologie rivoluzionarie di quest’anno.

Alla crescita costante del mercato si aggiunge il fatto che in tutto il mondo le batterie dei veicoli elettrici sono sempre più grandi. Proprio così, non solo negli Stati Uniti, famigerati per i loro veicoli enormi. Gli Stati Uniti sono ancora in testa per la maggiore capacità media delle batterie, ma l’inflazione delle dimensioni delle batterie è un fenomeno mondiale, con l’Asia e l’Europa che negli ultimi anni hanno registrato un aumento simile o addirittura più drammatico.

Dimensioni medie delle batterie dei veicoli elettrici per passeggeri

Se si aggiungono la crescente domanda di veicoli elettrici, l’aumento della capacità delle batterie in tutto il mondo e il ruolo che le batterie potrebbero svolgere per l’accumulo sulla rete, diventa chiaro che stiamo per assistere a un enorme aumento della domanda dei materiali necessari per la produzione di batterie.

Prendiamo il litio, uno dei materiali chiave utilizzati oggi nelle batterie agli ioni di litio. Se riusciremo a costruire un numero sufficiente di veicoli elettrici per raggiungere le emissioni nette zero, la domanda di litio aumenterà di circa dieci volte da oggi al 2040. Il litio è uno degli esempi più drammatici, ma anche altri metalli, come il rame e il nichel, saranno molto richiesti nei prossimi decenni (potete giocare con l’esploratore di dati dell’AIE qui).

Domanda totale di litio nello scenario a emissioni nette zero

Come ho già scritto all’inizio di quest’anno, non esauriremo nessuno dei materiali di cui abbiamo bisogno per generare energia rinnovabile. Per le batterie lo scenario potrebbe essere più difficile, ma nel complesso gli esperti dicono che abbiamo abbastanza risorse sul pianeta per produrre le batterie di cui abbiamo bisogno. E con l’aumento del riciclo delle batterie, alla fine dovremmo arrivare a una fornitura stabile di materiali dalle vecchie batterie.

Ma abbiamo già iniziato a vedere cosa può significare un aumento drammatico della domanda di materiali nel breve termine per il mercato delle batterie. Di recente, i prezzi del litio e di alcuni altri metalli hanno subito forti impennate a causa dell’affanno dei produttori di batterie nel soddisfare la domanda immediata. Questo ha fatto sì che i prezzi delle batterie agli ioni di litio aumentassero l’anno scorso per la prima volta in assoluto.

Cosa significa tutto questo?

Stiamo quindi assistendo a un enorme aumento della domanda che non potrà che continuare e, anche se a lungo termine i materiali sono sufficienti, a breve termine potrebbero verificarsi delle lotte per ottenere materiali per batterie purificati e lavorati. Questo darà forma al mondo delle batterie in futuro, e ci sono un paio di modi in cui ciò potrebbe accadere.

In primo luogo, le case automobilistiche saranno ancora più coinvolte nelle materie prime di cui hanno bisogno per produrre le batterie. La loro attività dipende dalla disponibilità costante di questi materiali e si stanno già muovendo per assicurarsene l’approvvigionamento.

Entro il 2023, tutti i 10 principali produttori di veicoli elettrici del mondo, tranne uno, avranno firmato una sorta di accordo di acquisto a lungo termine per assicurarsi le materie prime. Cinque hanno investito nell’estrazione mineraria, cinque nella raffinazione e quasi tutti gli accordi sono stati stipulati a partire dal 2021.

Coinvolgimento dei 10 principali produttori di EV nella catena di approvvigionamento delle materie prime

Riguarda litio, nichel e altri materiali per batterie

I vincoli di fornitura spingeranno anche l’innovazione nelle batterie.

Ne abbiamo già visto l’inizio: il cobalto è stato per anni un ingrediente cruciale dei catodi delle batterie agli ioni di litio. Ma il metallo è stato messo sotto osservazione perché la sua estrazione è stata ampiamente collegata al lavoro forzato e allo sfruttamento minorile.

Negli ultimi anni i giganti della tecnologia e i produttori di veicoli elettrici hanno iniziato a impegnarsi a utilizzare solo cobalto estratto in modo responsabile. Allo stesso tempo, i produttori di batterie hanno iniziato a passare a sistemi chimici che contengono meno cobalto, o addirittura a escludere completamente il metallo, in parte nel tentativo di ridurre i costi.

Le batterie al litio-ferro-fosfato non contengono cobalto e sono passate da una piccola frazione delle batterie EV a circa il 30% del mercato in pochi anni. Anche le opzioni a basso contenuto di cobalto hanno guadagnato terreno a partire dal 2019.

Il panorama delle batterie EV in continua evoluzione

Penso che continueremo a vedere nuove ed entusiasmanti opzioni nel mondo delle batterie, in parte a causa di questi vincoli sui materiali. Le batterie a base di ferro potrebbero svolgere un ruolo importante nell’immagazzinamento su scala di rete, ad esempio, e potremmo anche vedere più batterie al sodio nei veicoli elettrici a basso costo.

Non ho preferenze quando si tratta di tecnologie climatiche, ma seguo sempre con particolare attenzione il mondo delle batterie. Rimanete quindi sintonizzati per ulteriori informazioni sul ruolo cruciale dei materiali per il futuro delle batterie e, nel frattempo, date un’occhiata ad alcuni dei nostri recenti articoli sull’argomento.