Il colosso cinese delle auto elettriche non si accontenta del sorpasso su Tesla: in costruzione una nuova gigafactory per le batterie al sodio, innovazione su cui punta l’Occidente per non perdere il treno dell’elettrificazione. Ma c’è chi scommette anche su un’altra tecnologia…
È da pochi giorni il Re dei veicoli elettrici, per numero di unità vendute nel corso del 2023. Ha superato l’americana Tesla, contando sulla forza del mercato domestico mentre ora guarda all’espansione internazionale con i grandi marchi europei e occidentali che osservano con preoccupazione l’ascesa di questo gigante dell’auto e delle batterie elettriche. Ma non è certamente la contemplazione del successo che caratterizza il pragmatismo cinese, e certamente non lo è per Byd.
Il colosso di Wang Chuan-Fu ha iniziato la costruzione di una gigafactory a Xuzhou, nella provincia di Jiangsu, per la produzione delle batterie al sodio. Si tratta di una tecnologia su cui, di recente, anche la start-up norvegese Northvolt ha registrato progressi nella commercializzazione del suo prodotto, seppur destinato al mercato dello stoccaggio energetico (ma non degli EV).
L’azienda cinese, che vede tra i suoi investitori Warren Buffet, conferma così la sua presenza attiva nello sviluppo della nuova generazione di batterie, che dovrebbe auspicabilmente rimpiazzare (o affiancarsi, secondo le proiezioni di mercato più attendibili) la tecnologia basata sul litio e su cui gran parte dei governi e aziende occidentali puntano per ridurre la dipendenza dall’industria dominata da Pechino.
La ricerca sulle batterie agli ioni di sodio (Sib) risale alla metà del secolo scorso e da allora sono stati compiuti molti progressi. Negli ultimi anni, diverse aziende e start-up come Faradion (Reliance), Tiamat, Natron Energy, Byd e Catl hanno dichiarato di essere vicine alla commercializzazione o, nel caso della cinese HiNa Battery Technology, di aver già avviato la produzione di massa. Secondo l’agenzia Xinhua, il gruppo automobilistico cinese JAC Group ha annunciato la spedizione del primo veicolo elettrico equipaggiato con una batteria al sodio. Il modello, l’Yiwei, vedrebbe installata una batteria al sodio con celle cilindriche prodotte da HiNa, con una capacità di circa 23.2 kWh e circa 230 chilometri di autonomia.
Rispetto alle tradizionali batterie al litio, le batterie al sodio offrono una serie di vantaggi, come la relativa accessibilità delle materie prime (nel catodo, viene utilizzato il sodio che è tra gli elementi più abbondanti sulla Terra), eccellenti performance a basse temperature, una migliore conduttività e velocità di ricarica, un potenziale più alto per migliorarne la densità energetica e maggior sicurezza nel trasporto.
La sfida per portare questa tecnologia sul mercato rimane quella di una comprovata scalabilità industriale, oltre ad alcune questioni di ricerca e sviluppo per poter migliorare le performance e renderle il più possibile attrattive per gli OEMs (come gli automaker o le utilities) per rimpiazzare la tecnologia dominante, come le batterie al litio-ferro-fosfato (Lfp) e quelle al nichel-manganese-cobalto (Nmc). Le prime sono, per esempio, le più impiegate da Byd perché rappresentano un ottimo compromesso tra costi e performance, e che per molti analisti rappresentano una killer application rispetto alle Nmc (prodotto su cui hanno a lungo scommesso i coreani, come LG Energy Solution e Samsung SDI).
Le Blade Battery di Byd furono annunciate nel marzo del 2020, in piena pandemia. La tecnologia e packaging innovativi del produttore di auto e batterie fornivano una soluzione ai limiti intrinseci delle Lfp, inserendo più celle nei pacchi batteria e così aumentando la densità energetica. Si stima che nei primi dieci mesi del 2023 le Lfp hanno conquistato il 31% del mercato globale delle batterie EV in termini di GWh , nonostante la capacità produttiva al di fuori della Cina sia praticamente nulla. Oggi grandi brand come Tesla, Hyundai, Toyota e Ford, per citarne alcuni, utilizzano le batterie al litio-ferro-fosfato di BYD. Resta da capire se le batterie al sodio potranno imporsi in maniera speculare.
Il progetto di Byd, che sarà localizzato nella Zona Economica e Tecnologica di Xuzhou, prevede un investimento da circa $1.4 miliardi (10 miliardi di yuan) per quello che diventerà il sito di produzione di batterie al sodio più grande al mondo, con una capacità prevista di 30 gigawattora. I dirigenti di Byd hanno siglato l’accordo nel quartier generale dell’azienda a Shenzhen, dove la sussidiaria, Findreams Battery ha unito le forze con Huaihai Group, un produttore di scooter elettrici molto conosciuto in Cina. Creata nel 1976, il gruppo produce microcar e componentistica per auto. A giugno Huaihai ha confermato di voler monitorare questo mercato, sia in Cina che all’estero, per valutare la possibile adozione delle batterie al sodio. La collaborazione suggerisce che inizialmente la tecnologia verrà applicata a questi veicoli, per testare le performance per poi scalare la produzione e puntare eventualmente agli Ev.
Seppur la Seagull, il veicolo di Byd più venduto ed economico, fosse il principale indiziato nel 2022 per poter essere equipaggiato con una batteria al sodio, alla fine si è optato per l’usato sicuro, con l’utilizzo della Lfp. Avrà pesato la necessità della creatura di Wang di rispettare i target di vendita, contando su una tecnologia su cui l’azienda ha costruito il suo successo in più di un decennio. Inoltre, altri produttori cinesi stanno attivamente lavorando per potare sul mercato la tecnologia alternativa. Ad aprile 2023, Catl ha annunciato che l’iCar del brand cinese Chery sarebbe stata il primo veicolo ad utilizzare le sue batterie al sodio, seppur non ci siano stati più aggiornamenti a riguardo. Secondo i dati di Benchmark Minerals Intelligence, entro il 2030 sono stimate 150 GWh di capacità per la produzione di batterie al sodio, concentrati principalmente in Cina.
Le batterie al sodio promettono di essere più economiche di quelle dominanti, vista l’esclusione di materiali critici come litio, nichel e cobalto. Tuttavia, allo stato attuale presentano ancora una densità energetica più bassa, dunque utilizzabili solo in veicoli piccoli, compatti e che non richiedono un driving range elevato: un aspetto che, per gli analisti, rappresenta una barriera all’ingresso per poter aggredire con forza la posizione dominante delle batterie al litio. Sicuramente il prezzo della batteria – che si aggira intorno al 30-40% del valore finale di un EV – rappresenterà in futuro un elemento centrale per poter aumentare l’adozione in massa dei veicoli elettrici. Il trend ribassista degli ultimi mesi dei prezzi del litio sicuramente non offre ampi margini di manovra in questo senso, con un’erosione del vantaggio di costo dei catodi basati sul sodio rispetto ai catodi Lfp.
Ma ci sono altre possibili soluzioni tecnologiche. Una di queste è la ricerca e sviluppo delle batterie allo stato solido (Ssb). Molto apprezzate per la loro alta densità energetica e sicurezza, sono ritenute da molti analisti come una reale alternativa alle batterie al litio. A differenza di quest’ultime, la struttura generale delle batterie allo stato solido combina un separatore elettrolitico solido con un anolita, un catolita e anodi e catodi attivi. Per ciascuno di questi componenti esistono varie opzioni, che aprono un’ampia una vasta gamma di combinazioni possibili di materiali basati su litio, nichel e altri materiali critici. La differenza sostanziale è che utilizzano come elettrolita un materiale solido, eliminando così il rischio di un flusso di energia incontrollato (e, dunque, di infiammabilità) oltre a consentire densità e compattezza del pacco batteria.
Il gigante tedesco Volkswagen ha annunciato mercoledì scorso che la sua divisione PowerCo, che si occupa di sviluppare la tecnologia a batteria, ha ottenuti risultati incoraggianti in quest’ambito. Un prototipo di cella sviluppato insieme al partner, QuantumScape (start up californiana fondata nel 2010, come spin-off del programma Arpa-E del Dipartimento dell’Energia americano, di cui Volkswagen detiene circa il 16% delle azioni e che si occupa di sviluppare soluzioni nel settore delle batterie per Ev e per lo stoccaggio energetico), ha registrato una perdita di capacità di immagazzinamento di energia del 5% su un ciclo di 1.000 ricariche, equivalenti a 500.000 chilometri teorici su strada.
Risultati molto incoraggianti, ma che non nascondono tuttavia le difficoltà per l’industrializzazione della tecnologia, tra cui alti costi d’investimento e la difficoltà di equilibrare la conduttività elettrica con buone performance della batteria. Considerando la somiglianza di tecnologia e processi industriali, la scalabilità delle batterie allo stato solido potrebbe essere accelerata con il parziale adattamento delle linee di produzione per la batterie al litio: una strada che potrebbe mettere gli impianti cinesi o operati in joint venture in prima fila. Lo dimostrano i passi in avanti di Beijing Welion New Energy Technology, Gotion High-Tech e Ganfeng Lithium, come riporta il China Daily.
Dunque, l’innovazione nel settore del batterie sarà decisivo nel rendere la tecnologia più accessibile nei mercati downstream, ma come accaduto per le batterie al litio la R&D e le capacità manifatturiere devono andare di pari passo per non perdere i vantaggi di scala.
