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I produttori di batterie EV corrono per sviluppare materiali per celle pi¨ economici, evitando la Cina

15-11-2022 | 06:14
FILE PHOTO: A sign is pictured on an electric car charging station at the United Nations in Geneva

Le startup statunitensi ed europee sono in corsa per sviluppare nuove batterie utilizzando due materiali abbondanti ed economici - sodio e zolfo - che potrebbero ridurre il dominio cinese sulle batterie, alleggerire gli incombenti colli di bottiglia e portare a veicoli elettrici (EV) di massa.

Gli EV di oggi funzionano con batterie agli ioni di litio - per lo più realizzate con litio, cobalto, manganese e nichel di alta qualità, i cui prezzi sono saliti alle stelle. I produttori occidentali stanno lottando per raggiungere i loro rivali asiatici e le case automobilistiche prevedono che i colli di bottiglia dell'offerta colpiranno la produzione di autovetture verso la metà del decennio.

Gli EV del futuro - quelli che arriveranno dopo il 2025 - potrebbero passare a batterie agli ioni di sodio o al litio-zolfo, che potrebbero essere fino a due terzi più economiche delle attuali celle agli ioni di litio.

Ma la loro promessa si basa su potenziali scoperte nell'elettrochimica da parte di startup come Theion, con sede a Berlino, e Faradion, con sede nel Regno Unito, oltre a Lyten negli Stati Uniti.

Le batterie chimiche più recenti hanno problemi da superare. Le batterie agli ioni di sodio non immagazzinano ancora abbastanza energia, mentre le celle allo zolfo tendono a corrodersi rapidamente e non durano a lungo.

Tuttavia, più di una dozzina di start-up hanno attirato milioni di dollari di investimenti, oltre a sovvenzioni governative, per sviluppare nuovi tipi di batterie.

Per ora, la Cina domina la produzione di batterie, compresa l'estrazione e la raffinazione delle materie prime.

Benchmark Mineral Intelligence, una società di consulenza con sede nel Regno Unito, stima che la Cina abbia attualmente il 75% della capacità di raffinazione del cobalto a livello mondiale e il 59% della capacità di lavorazione del litio.

"Dipendiamo ancora da una catena di approvvigionamento di materiali dalla Cina", ha dichiarato James Quinn, amministratore delegato della startup britannica di batterie agli ioni di sodio Faradion, che ha ricevuto più di 1 milione di dollari in sovvenzioni governative da Innovate UK prima di essere acquistata dal conglomerato indiano Reliance lo scorso anno per 117 milioni di dollari. "Se si considerano le implicazioni geopolitiche globali, si tratta di una sfida per la sicurezza energetica, la sicurezza economica e la sicurezza nazionale".

Anche i giganti asiatici delle batterie stanno lavorando a nuove chimiche. La cinese CATL ha dichiarato di voler iniziare a produrre celle agli ioni di sodio nel 2023. La coreana LG Energy Solution intende iniziare a produrre celle al litio-zolfo entro il 2025.

ALL'INTERNO DELLA BATTERIA

Il singolo elemento più costoso di una batteria EV è il catodo, che rappresenta fino a un terzo del costo di una cella della batteria.

La maggior parte delle batterie EV oggi utilizza uno dei due tipi di catodi: Nichel cobalto manganese (NCM) o litio ferro fosfato (LFP). I catodi NCM sono in grado di immagazzinare più energia, ma utilizzano materiali costosi (nichel, cobalto). I catodi LFP in genere non trattengono la stessa energia, ma sono più sicuri e tendono ad essere meno costosi perché utilizzano materiali più abbondanti.

Il costo dei materiali chiave dei catodi, come il nichel e il cobalto, è salito alle stelle negli ultimi due anni.

Ecco perché molte aziende sperano di sostituire materiali più economici e più abbondanti come il sodio e lo zolfo, se i loro limiti tecnici possono essere superati.

"Gli ioni di sodio hanno sicuramente un posto, soprattutto per l'accumulo stazionario e i veicoli di fascia bassa in mercati sensibili ai costi come Cina, India, Africa e Sud America", afferma il consulente Prabhakar Patil, ex dirigente di LG Chem.

"Il costo di introduzione dello zolfo di litio sarà probabilmente più alto - anche se ha il potenziale per essere il costo più basso - rendendo l'elettronica di consumo l'applicazione iniziale", ha detto Patil.

Amandarry, con sede in Michigan, e la startup britannica AMTE Power stanno sviluppando batterie agli ioni di sodio che utilizzano il cloruro di sodio - in pratica il sale da cucina - come ingrediente principale del catodo. Non hanno bisogno di litio, cobalto o nichel, i tre ingredienti più costosi delle batterie.

Jeff Pratt, direttore generale del Centro di Industrializzazione delle Batterie del Regno Unito - una fabbrica finanziata dallo Stato per 130 milioni di sterline (153 milioni di dollari) che affitta le sue linee di produzione alle startup per testare le chimiche delle batterie - ha detto che sta cercando di inserire le celle di una startup agli ioni di sodio in un programma di produzione molto fitto, perché è "strategicamente importante" per le speranze della Gran Bretagna di essere all'avanguardia nello sviluppo di nuove e migliori batterie.

Le aziende statunitensi Lyten e Conamix, la tedesca Theion e la norvegese Morrow stanno sviluppando catodi di litio e zolfo che necessitano ancora di litio in quantità minori, ma non di nichel o cobalto.

Utilizzando materiali catodici onnipresenti - lo zolfo è ampiamente utilizzato nei fertilizzanti, quindi è economico come il sale - queste startup sostengono che i costi delle batterie potrebbero essere ridotti fino a due terzi, rendendo potenzialmente accessibili gli EV al di là della classe media.

Gli attuali pacchi batteria EV hanno un costo che varia da 10.000 a 12.000 dollari.

"Se riusciamo a raggiungere gli obiettivi che abbiamo identificato con alcune delle più grandi case automobilistiche del mondo, allora siamo pronti a partire", ha detto Charlotte Hamilton, CEO di Conamix.

IN STRADA

Le startup di batterie affermano di essere in contatto con le principali case automobilistiche, alcune delle quali stanno testando attivamente nuove batterie che potrebbero essere utilizzate nei veicoli elettrici di massa prima della fine del decennio. Le case automobilistiche sono desiderose di mantenere aperte le loro opzioni.

"Con il tempo, usciranno altre chimiche (di batterie)", ha detto Linda Zhang, ingegnere capo del pick-up elettrico F150 Lightning di Ford. "Sarebbe sciocco non approfittare di queste chimiche".

In occasione del 2020 Battery Day di Tesla, l'amministratore delegato Elon Musk ha affermato che sarà necessario un "approccio a tre livelli" alle batterie agli ioni di litio, utilizzando materiali diversi per costruire EV "veramente convenienti" - principalmente con celle di batteria LFP a base di ferro - così come EV più grandi, più potenti e più costosi che utilizzano celle NCM o NCA a base di nichel con materiale catodico di cobalto o alluminio.

Gli sviluppatori di batterie sperano di poter aggiungere le batterie agli ioni di sodio e allo zolfo di litio alla gamma aperta all'industria automobilistica.

Duncan Williams, direttore generale della società di consulenza Nomura Greentech, ha affermato che le recenti scoperte stanno colmando il divario su questioni come la densità energetica e la durata del ciclo, "quindi ci aspettiamo di vedere entrambe queste alternative conquistare quote di mercato in futuro".

Amandarry, con sede in Michigan, sta già producendo celle agli ioni di sodio nel suo impianto di Haining, in Cina, quindi queste celle non si qualificheranno per gli incentivi previsti dal U.S. Inflation Reduction Act.

L'azienda afferma che costruirà anche un impianto in Nord America.

Il socio Amy Chen afferma che la prima applicazione di Amandarry nel settore dei trasporti sarà probabilmente quella dei veicoli elettrici a due ruote.

Oltre ad un vantaggio in termini di costi, Chen afferma che le batterie di Amandarry possono caricarsi molto velocemente: l'80% in 15 minuti.

L'amministratore delegato di AMTE Power, Kevin Brundish, ha detto che l'azienda sta lanciando inizialmente batterie per sistemi di accumulo di energia stazionari, come quelli utilizzati dagli operatori di rete, dove la densità energetica è meno importante.

Quinn di Faradion ha detto che le batterie dell'azienda sono già competitive con le celle LFP e che ha costituito una joint venture per l'accumulo di energia con il gigante dell'agroalimentare ICM Australia.

Quinn ha detto che su scala relativamente bassa le batterie di Faradion dovrebbero essere un terzo meno costose delle batterie LFP a base di ferro.

Ha detto che Faradion ha avuto colloqui con "quasi tutte le principali aziende automobilistiche".

"Entro i prossimi tre-cinque anni, vedrete le nostre batterie su strada".

'NO-BRAINER'

Lo zolfo è una chimica "terribilmente difficile" da far funzionare nelle batterie, afferma Celina Mikolajczak, responsabile tecnico delle batterie presso la startup Lyten, con sede in California, che ha attirato 47,5 milioni di dollari dagli investitori, secondo il sito web di investimenti PitchBook.

Ma, ha detto, si tratta della "chimica del futuro, la chimica che renderà le batterie un mercato di massa".

Ulrich Ehmes, CEO di Theion - in greco antico significa zolfo - afferma che il problema dello zolfo è che è così corrosivo da uccidere una batteria dopo 30 cariche.

Ma ha detto che l'azienda berlinese, che è sostenuta da una manciata di investitori privati e angelici, ha sviluppato un modo per trattare e rivestire un elettrodo di litio-zolfo che dovrebbe farlo durare tutta la vita di un EV.

Theion prevede di iniziare a fornire batterie alla fine di quest'anno per alimentare le pompe dei razzi commerciali durante il lancio. Ehmes ha detto che l'azienda prevede di iniziare a inviare celle di prova ai produttori di veicoli nel 2024, con le prime applicazioni EV di produzione previste intorno al 2027.

Theion ritiene che i suoi catodi di litio e zolfo possano immagazzinare tre volte più energia rispetto alle celle NCM standard, caricarsi in modo ultra rapido e ridurre i costi delle celle della batteria di due terzi, a circa 34 dollari per chilowattora.

"È economico, ha un'alta densità di energia, quindi sembra che non ci siano problemi", ha detto Ehmes.

Tony Harper, direttore del Faraday Battery Challenge, il programma del governo britannico che investe nella promozione di nuove tecnologie per le batterie, ha detto che l'industria automobilistica è sempre più preoccupata per le forniture di litio, cobalto, manganese e nichel, quindi le nuove chimiche sono fondamentali.

"Questo farà fronte alla tensione di quella che pensavamo sarebbe stata una situazione molto, molto difficile", ha detto Harper.

(1 dollaro = 0,8508 sterline)


ę MarketScreener con Reuters 2022
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LG ENERGY SOLUTION, LTD. 0.19%522000 Prezzo di chiusura.19.86%
NOMURA CO., LTD. -0.11%918 Prezzo in differita.-4.06%
NOMURA CORPORATION 0.00%1053 Prezzo in differita.3.34%
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Rendimento 2022 0,22%
Capitalizzazione 1 138 Mld 169 Mld 155 Mld
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N. di dipendenti 83 601
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