All’ interno di tutti i veicoli elettrici c’è sempre una batteria agli ioni di litio, il cui funzionamento dipende dall’uso di un’articolata lista di minerali. A cosa servono?
In media, all’interno delle celle di una batteria agli ioni di litio con una potenza di 60 KWh, misura che indica la quantità di energia elettrica consumata in un’ora, secondo i dati della European Federation for Transport and Environment si trovano i seguenti minerali:
Ogni minerale svolge una specifica funzione. Alcuni garantiscono il flusso della corrente elettrica, mentre altri proteggono la batteria da danni accidentali provenienti dall’esterno. L’alluminio e il rame, per esempio, vengono utilizzati come collettori di corrente rispettivamente per il catodo e l’anodo, mentre l’acciaio presente nell’involucro ripara la batteria. Il nickel è invece fondamentale per l’efficienza dello stoccaggio dell’energia.
La più ampia varietà di minerali è contenuta nel catodo, il componente forse più importante (e costoso) della batteria. Le prestazioni di quest’ultima dipenderanno in larga misura dalla composizione del catodo, dove ogni minerale offre un vantaggio unico. Per esempio, le batterie NMC, presentano un catodo composto da nickel, cobalto e manganese (oltre al litio). In queste batterie il quantitativo di nickel presente è dunque molto elevato e ciò aumenta la quantità di energia che la batteria riesce a immagazzinare per unità di volume, ampliando l’autonomia del veicolo elettrico. Allo stesso tempo, il cobalto e il manganese agiscono come stabilizzatori, migliorando la sicurezza di questa tipologia di batterie. Non stupisce dunque il fatto che le NMC costituissero il 72% delle batterie usate nei veicoli elettrici nel 2020.
Inoltre, è interessante notare che in una batteria media, i materiali presenti nel catodo rappresentano il 31,3% del peso totale dei minerali che costituiscono la batteria stessa. Questa percentuale non include però l’alluminio, utilizzato per i collettori di corrente e come contenitore.
Scendendo più nel dettaglio, esistono diversi tipi di accumulatori agli ioni di litio, con svariate composizioni di minerali catodici e i loro nomi fanno riferimento ai minerali presenti nella batteria.
Per esempio, le batterie modello NMC811 presentano un catodo costituito per l’80% da nickel, per il 10% da manganese e per un altro 10% da cobalto, mentre gli accumulatori modello NMC523 si basano su una diversa proporzione: 50% nickel, 20% manganese e 30% cobalto. Il successo della batteria del tipo NMC deriva dalla sua capacità di rispondere alle richieste del mercato. I consumatori cercano infatti veicoli elettrici che non necessitino di ricariche frequenti e per questo i catodi con un’elevata concentrazione di nickel sono diventati i più richiesti. Nel 2021, secondo Adamas Intelligence, azienda specializzata nella consulenza su metalli strategici e minerali, i catodi a base di nickel alimentavano l’80% della capacità della batteria utilizzata nei nuovi veicoli elettrici.
Nonostante ciò, esistono accumulatori che non utilizzano nickel. È il caso delle batterie al litio ferro fosfato (LFP), che presentano un costo minore ma un’altrettanta minore densità di energia rispetto alle batterie NMC. Ciò è dovuto al fatto che quest’ultime utilizzano composti di litio nel catodo, mentre le batterie LFP utilizzano il più economico carbonato di litio. Tuttavia, da quando Tesla si è unita a diverse case automobilistiche cinesi nell’utilizzo dei catodi LFP, il prezzo del carbonato di litio ha raggiunto livelli record.
Per quanto riguarda gli anodi, invece, la grafite ha ricoperto e ricopre tuttora un ruolo fondamentale. Il suo costo, relativamente basso, unitamente all’abbondanza di questo minerale e alla sua lunga durata hanno infatti reso la grafite il componente minerale di riferimento della batteria.
Il mercato delle batterie per veicoli elettrici è ancora, nonostante tutto, fin troppo giovane. Un settore che va quindi seguito nella sua evoluzione e nella sua adozione di nuovi materiali e soluzioni.
