Negli ultimi anni, i Governi e le amministrazioni
internazionali stanno riformulando il proprio impegno ad affrontare i problemi
legati al cambiamento climatico e all’inquinamento ambientale, incanalando le
proprie energie verso il raggiungimento di obiettivi di sviluppo più
sostenibili. Un esempio in tal senso è il proposito, da parte di aziende e
industrie del settore tech e automotive, di puntare all’elettricità più pulita
possibile che risolva in parte il problema dello smaltimento delle batterie
utilizzate per il funzionamento di componenti elettronici, comprese le auto
elettriche.
L’auto elettrica, infatti, pur riducendo drasticamente le
emissioni, crea un serio problema attualmente non ancora risolto: lo smaltimento sostenibile delle batterie
esauste. Ad oggi, è meno impattante riciclare le tradizionali batterie con
piombo e acido rispetto a quelle a litio e ioni le quali contengono molti
componenti altamente pericolosi per l’ambiente, come cobalto, nickel e
manganese.
È quindi di primaria importanza investire su tecnologie più
efficienti e sicure per lo smantellamento delle batterie delle auto elettriche
e il riciclaggio pulito delle loro componenti oppure trovare degli elementi
alternativi che possano sostituire i componenti inquinanti racchiusi nelle
batterie a litio.
Di seguito analizzeremo come il grafene possa rappresentare una valida soluzione per ridurre gli
effetti collaterali ambientali delle batterie delle auto elettriche.
Grafene: caratteristiche e benefici
Una delle soluzioni per ottenere delle batterie più
sostenibili è sicuramente quella di aumentare la densità energetica della
batteria. Ciò infatti consentirebbe di ridurre
le dimensioni di ingombro delle stesse e, in parallelo, la quantità di litio e di altri materiali rari
richiesti, come il cobalto.
Oltre al litio e allo studio dei vari processi per
ottimizzare la realizzazione delle batterie, i ricercatori hanno individuato da
tempo anche un altro materiale capace di raggiungere questo importante obiettivo
sostenibile: il grafene.
Si tratta di un componente
superconduttore elettrico formato da uno strato di atomi di carbonio legati in un pattern a esagono che è un
milione di volte più sottile della carta e fino a 200 volte più resistente
dell’acciaio. Il grafene, dunque, si può sintetizzare in due aggettivi: flessibile e duraturo.
Tale componente, inoltre, presenta un’altra importante
caratteristica che lo differenzia dagli altri elementi utilizzati finora nelle
batterie: la pochissima resistenza al
passaggio dell’elettricità. Questa resistenza costringe infatti a
utilizzare cavi più larghi per far passare più amperaggio di elettricità e
sfruttare, dunque, tutta l’energia disponibile nella batteria. Questo
meccanismo fa sì che le batterie si surriscaldino e si deteriorino più
velocemente, soprattutto se utilizzate al limite delle loro capacità.
Al contrario, i piccoli stati di grafene – spessi quanto un
atomo – riducono al minimo la loro resistenza, rendendolo dunque un superconduttore di elettricità.
Batterie al grafene: quando la produzione?
Sebbene sia ancora agli inizi, si prevede che il mercato
delle batterie al grafene si si svilupperà in maniera consistente nei prossimi
anni, grazie all’impegno delle aziende che investiranno in questi super condensatori
per alimentare qualsiasi dispositivo elettronico, dal laptop alle auto
elettriche. Ad oggi, infatti, si sta già lavorando per creare una batteria agli ioni di litio con il grafene, con
l’obiettivo di migliorare le capacità di amperaggio, moltiplicandone l’utilità.
Limiti allo sviluppo delle batterie al grafene
Il limite principale alla diffusione di questo tipo di
batteria è quello tecnologico, ma è solo questione di tempo prima che inizi ad
essere presente sul mercato.
Un altro importate deterrente è il prezzo. Infatti, poiché
non è ancora riprodotto su scala globale,
il grafene costa circa 60 volte di
più dei materiali utilizzati oggi
per le batterie e 600 volte di più per realizzare un touchscreen.
Batterie al grafene: quali sono le aziende che stanno investendo sul superconduttore elettrico
GAC Aion LX Plus: la prima auto con batterie al grafene
La Casa cinese ha da poco presentato la Aion LX Plus, prima
vettura cinese a zero emissioni che percorre 1.000 km con una sola ricarica. Il
veicolo è disponibile con vari tagli di batteria che arrivano a 500, 600 o 700
km (NEDC) fino alla versione Plus, che appunto raggiunge i 1.000 km/h. in
parallelo, la batteria composta da cella al grafene vanta dei tempi di ricarica
da record: attaccata alle colonnine fast charge che la Casa cinese ha
progettato appositamente, può arrivare a 480 kW di potenza e dunque arrivare da
0% a 80% in otto minuti e da 30% a 80% in meno di 5 minuti.
Directa Plus: il grafene “made in Italy” che sbarca negli Stati Uniti
Directa Plus, la società italiana quotata dal 2016 all’Aim
di Londra, sta sperimentando un nuovo progetto con l’americana NexTech:
l’obiettivo è sviluppare le batteria al litio-zolfo, che con il grafene
diventerebbero più efficienti e di maggior durata rispetto a quelle a ioni di
litio. Come annuncia l’AD dell’azienda, Giulio Cesareo: “Siamo in una fase avanzata di sperimentazione con NexTech, un’azienda
del Nevada. Ora installeranno qui accanto a noi un impianto pilota di queste
batterie. Hanno scoperto che il nostro grafene, essendo fatto senza chimica,
secondo loro è il migliore al mondo come conduttore. L’obiettivo è fare una
batteria che costa il 50% in meno rispetto agli ioni di litio, e con una
energia specifica da 3 a 5 volte, che significa che un’auto farebbe quasi mille
chilometri. Poi c’è la sicurezza: se la batteria agli ioni di litio prende
fuoco non la spegni più questa invece non prende fuoco”.
Aumentare del triplo l’autonomia dei veicoli elettrici: su cosa punta l’Australian Graphene Manufacturing Group
L’Australian Graphene Manufacturing Group, l’Università del
Queensland e UniQuest hanno cominciato a fare ricerca sull’uso di batterie agli
ioni di alluminio al grafene e affermano che queste batterie raggiungerebbero i
3000 cicli di carica, ricariche che sarebbero 60 volte più veloci e la cui
energia fornirebbe un’autonomia fino a 3 volte maggiore di quella attualmente
in commercio. Queste prime batterie al grafene potrebbero essere disponibili
sul mercato già a partire dal 2024.
