Il Giappone fa sistema per conquistare la leadership nelle batterie a stato solido

Diverse sono le aziende del Sol Levante impegnate nella ricerca tecnologica delle batterie allo stato solido

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Dalla tecnologia delle celle al Litio a stato solido ci si aspettano molti vantaggi rispetto alle celle oggi in uso. In particolare c’e’ attesa per autonomie di 700-800 km, maggiore densità energetica, maggiore sicurezza (elettrolita che non rischia di rilasciare vapori pericolosi o infiammabili) e maggiore velocità di ricarica (anzi, forse addirittura estrema velocità di ricarica come abbiamo visto recentemente).

Insomma un cocktail di promesse che appaiono fondate e concretizzabili, e il Giappone ci crede. Molto. Al punto che il Governo giapponese, con un approccio che ci piacerebbe tanto vedere applicato qualche volta anche da noi (se non sulle batterie, su un qualsiasi campo dell’innovazione tecnologica), ha lanciato una iniziativa, guidata dall’agenzia governativa NEDO (New Energy and Industrial Technology Development Organization) che coinvolge 23 aziende (fra cui colossi del calibro di Toyota e Panasonic), 15 università (fra cui il Tokyo Institute of Technology, protagonista delle promettenti ricerche di cui abbiamo già riferito) e diversi centri di ricerca.

Il progetto, con un orizzonte quinquennale, ha lo scopo di sviluppare entro il 2023 la tecnologia necessaria per realizzare batterie allo stato solido per applicazioni automotive e produrle su larga scala.

La posta in palio è ricca: Bloomberg New Energy Finance ha stimato che il mercato delle auto elettriche raggiungerà nel 2040 i 60 milioni di pezzi all’anno. Assumendo che nel 2040 sia considerato mainstream, e non un lusso come erroneamente ci sembra oggi, avere a bordo una batteria da almeno 100 kWh, questi numeri significano che nel 2040 sarà necessario poter produrre 6.000 GWh di batterie per autotrazione.

L’attuale produzione di batterie al litio nel mondo

Per avere un’idea di che cosa questo rappresenti, consideriamo che [ogni] Gigafactory di Tesla a regime dovrebbe produrre 35-50 GWh/anno di battery packs; che la Cina ha messo in campo investimenti per aggiungere entro il 2021 circa 120 GWh/anno di capacità produttiva supplementare; che complessivamente per il 2021 Bloomberg si aspetta che la capacità produttiva totale mondiale di batterie al litio ammonterà a circa 273 GWh/anno (rispetto ai 100 attuali).

Dire che nel 2040 serviranno non 273, ma ben 6.000 GWh/anno di nuove batterie per autotrazione significa che per soddisfare la domanda prevista occorrerà moltiplicare per più di 20 volte la capacità produttiva totale in meno di 20 anni. Se per produrre 50 GWh/anno serve un impianto della stazza della Gigafactory di Tesla, immaginiamoci quanti nuovi impianti (e quanto grandi) serviranno, in giro per il mondo (ma, sospettiamo, soprattutto nella “solita” Cina) per aggiungere oltre 5400 GWh/anno di capacità produttiva.

Serviranno quindi investimenti ciclopici, che faranno tremare le vene ai polsi non solo per la loro entità, ma soprattutto per il timore di aver investito sulla tecnologia sbagliata. Forse per questo molti player rimangono cauti e alcuni di loro, anzichè impegnarsi direttamente nello sviluppo e produzione di batterie, preferiscono al contrario disimpegnarsi, è il caso di Nissan, stare a guardare e comprare le batterie sul mercato via via che nuove proposte fanno la loro compars

La scommessa del Giappone sulle batterie al litio allo stato solido

Il Giappone sembra aver preso la duplice decisione strategica di (1) considerare vincente l’approccio delle batterie al Litio a stato solido, e di non cullarsi sul primato nel campo delle celle al Litio convenzionali su cui per esempio Panasonic è stata leader mondiale (fra l’altro è partner di Tesla nella Gigafactory), almeno fino al dilagare dei concorrenti cinesi; e (2) di volercela fare come sistema Paese, mobilitando – è il caso di dirlo – le energie nazionali migliori.

In questa avventura non si parte da zero. Per esempio, TDK a fine 2017 ha lanciato CeraCharge, una batteria a stato solido minuscola (4.5 mm x 3.2 mm x 1.1 mm), ricaricabile 1.000 volte, con capacità di 0.1 mAh su 1.4 V, in grado di erogare correnti di picco di diversi mA, compatibile con temperature ambientali comprese tra -20 e +80 “C, confezionata come un componente a montaggio superficiale SMD utilizzabile direttamente su circuiti elettronici, laddove normalmente si sarebbe usata una classica, ma più ingombrante, batteria “a moneta”; l’applicazione target attuale è per dispositivi Internet of Things, ma si vorrebbe sfruttare la tecnologia anche su veicoli.

Oltre a TDK, anche altre aziende giapponesi hanno raggiunto risultati che potrebbero rivelarsi importanti nell’ambito di questa iniziativa, come Toho Titanium che ha sviluppato un elettrolita solido ad alte prestazioni, Ohara, che ne ha invece realizzato uno a base di vetro, e Fujitsu, che sta tentando la carta di sfruttare tecniche di intelligenza artificiale per sviluppare materiali per batterie (in particolare per trovare in tempi brevi la formulazione ideale per i materiali con cui realizzare gli elettroliti solidi).

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