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Batterie al grafene: una soluzione sostenibile per lo sviluppo della mobilità elettrica

22 Giugno 2022

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.

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Team Circular Mobility

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