AleaSoft Energy Forecasting, 19 dicembre 2025. Le batterie agli ioni di litio dominano il settore dello stoccaggio di energia nei dispositivi elettronici, nei veicoli e nella fornitura elettrica. Tuttavia, la comparsa delle batterie allo stato solido promette di rivoluzionare il settore, offrendo maggiore densità energetica, efficienza e sicurezza, nonché un minore impatto ambientale. Il loro sviluppo offre nuove opportunità per i veicoli elettrici e le industrie, ma presenta anche sfide tecniche e produttive che dovranno essere superate per consolidarne l’adozione su larga scala.
Il dominio delle batterie di tipo Li-Ion (LIB) è presente in tutti i settori in cui è richiesta la memorizzazione di energia: dispositivi elettronici, veicoli, fornitura alla rete elettrica e persino progetti aerospaziali come il telescopio spaziale James Webb (JWST). Questa tecnologia potrebbe trovare concorrenza sul mercato con la comparsa di altri modelli di batterie. In precedenza, le batterie al nichel-idrogeno erano state analizzate come principali concorrenti per i progetti su larga scala. Tuttavia, queste non sono ottimali per progetti più piccoli o per veicoli elettrici. Per colmare la mancanza di concorrenza in questi settori, sono apparse le batterie allo stato solido (SSB). Queste hanno una maggiore densità energetica rispetto alle LIB, richiedendo meno volume per immagazzinare la stessa quantità di energia, allungando la durata delle batterie e fornendo migliori condizioni di stabilità e sicurezza.
Maggiore densità energetica
Le batterie allo stato solido sostituiscono l’elettrolita liquido presente nelle LIB tra l’anodo e il catodo con uno solido, solitamente in ceramica. L’assenza di liquidi infiammabili riduce i potenziali problemi di sicurezza come incendi o perdite e le rende meno sensibili alle temperature estreme. Infatti, sono particolarmente efficienti alle basse temperature grazie alla loro capacità di mantenere la conduttività ionica a temperature inferiori allo zero.
La loro densità energetica nei modelli progettati per veicoli elettrici è compresa tra 250 e 800 Wh/kg rispetto ai 160-250 Wh/kg delle batterie agli ioni di litio. Inoltre, essendo più compatte, occupano il 33% di spazio in meno e pesano il 40% in meno (nei modelli da circa 450 Wh/kg). La loro maggiore conduttività rende il processo di ricarica più veloce e genera meno calore. Una batteria Li-Ion a ricarica rapida richiede circa 30-60 minuti per ricaricarsi dall’80 al 100%, contro i 10-20 minuti necessari a una SSB.
La maggiore densità energetica, conduttività e resistenza alla formazione di dendriti ne garantiscono una maggiore durata ed efficienza. Dopo circa 8000 cicli di vita utile, le LIB hanno un’efficienza inferiore al 60%; le SSB, in condizioni ottimali, potrebbero mantenere il 90% della loro efficienza dopo 30.000 cicli (30 anni). Queste capacità aumentano anche l’autonomia dei veicoli. I produttori stimano che sarà possibile percorrere più di 1000 km senza ricaricare. Anche l’autoscarica migliora, con un tasso del 2-3% all’anno rispetto al 2-10% al mese delle LIB. L’insieme di queste qualità le rende utili per lo stoccaggio a lungo termine.
Riduzione delle emissioni di CO2 e di altri inquinanti
Le emissioni prodotte dai veicoli stradali che utilizzano combustibili fossili contribuiscono al 15% delle emissioni globali di carbonio. Affinché i governi possano raggiungere gli obiettivi di sostenibilità proposti, è necessario un impulso in tutti i settori possibili. Gli effetti del cambiamento climatico devono essere affrontati a un ritmo più rapido rispetto a quello attuale, poiché è già stata superata la soglia di 1,5 °C rispetto ai valori preindustriali. Una delle misure proposte per mitigare questi effetti è che, a partire dal 2035, non più del 10% del totale dei veicoli venduti sia dotato di motore a combustione interna e che la loro produzione e le loro emissioni abbiano un impatto minimo (accordo che non tutti i paesi hanno sottoscritto).
La produzione delle batterie è un processo inquinante. La produzione di una batteria allo stato solido richiede una quantità minore di materiali rispetto a una LIB, riducendo l’impatto climatico della batteria fino al 39% rispetto al suo concorrente. L’uso di batterie più durevoli, efficienti e compatte riduce l’impatto ambientale e l’impronta di carbonio, poiché equivale a sostituire diverse batterie di tipo Li-Ion in termini di volume e tempo di utilizzo.
Infine, dato che i veicoli stanno smettendo di emettere gas inquinanti, l’attenzione si è concentrata su un’altra fonte di inquinamento derivante dal loro utilizzo: l’inquinamento causato dall’usura degli pneumatici. La loro erosione dovuta all’uso prolungato e all’attrito generato con la strada rilascia microplastiche e sostanze tossiche (zinco, metalli pesanti o 6PPD-chinone) nell’ambiente. Si stima che il contributo di queste emissioni sia pari a un quarto del totale dei microplastici generati. Queste particelle raggiungono fiumi, oceani e terra, inquinando gli ecosistemi e la fauna e la flora che li abitano. Ciò finisce per avere ripercussioni anche sulle persone, sia per inalazione diretta che per consumo di prodotti animali contaminati. Per ridurre queste emissioni, oltre a guidare in modo meno aggressivo e mantenere gli pneumatici in buone condizioni, è importante ridurre il peso dei veicoli. Poiché la batteria è il componente più pesante del veicolo elettrico (rendendo il veicolo più pesante rispetto a uno a combustione), una riduzione così significativa della sua massa come quella che possono apportare le SSB contribuirebbe in modo significativo a combattere questo problema di inquinamento.
Sfide che devono affrontare le SSB
Durante ogni processo di carica e scarica, la batteria si espande e si contrae, sottoponendo i componenti che la costituiscono a uno stress meccanico che può causare delaminazione, degrado strutturale e polverizzazione dei materiali. A causa di questa deformazione, l’elettrolita può incrinarsi o rompersi, aumentando la resistenza elettrica del materiale e riducendone l’efficienza. A seconda del materiale utilizzato per la batteria, queste deformazioni sono più o meno gravi.
L’uso di un elettrolita solido rende più difficile ottenere un buon contatto tra le superfici dei componenti della batteria (impedenza interfacciale) rispetto all’uso di un elettrolita liquido, che può adattarsi alle superfici di contatto. Per compensare questo effetto si utilizzano additivi di carbonio o si applica pressione. Mantenere tale contatto durante il funzionamento della batteria è complesso a causa delle variazioni di volume durante i processi di carica e scarica, specialmente nei materiali a maggiore capacità, che sono anche quelli che subiscono maggiori variazioni di volume.
Il processo di produzione delle SSB è più costoso e complesso rispetto a quello delle LIB. Innanzitutto perché il materiale solido utilizzato come elettrolita è più costoso da produrre rispetto a un elettrolita liquido. A ciò si aggiunge la complessità di scalare il modello progettato in laboratorio alla produzione su larga scala. La produzione delle SSB è diversa da quella delle LIB e presenta alcuni requisiti che rendono necessario creare processi di assemblaggio senza un precedente o uno standard definito. La produzione sta avendo difficoltà a soddisfare gli standard di qualità quando viene portata su larga scala, in parte a causa della grande sensibilità delle SSB all’umidità. Se introdotta nella batteria, provoca perdita di conduttività, comparsa di crepe, corrosione e cortocircuiti. L’accumulo di questi fattori rende i processi di produzione molto impegnativi, arrivando a essere tre volte più costosi di quelli delle LIB.
Il settore automobilistico all’avanguardia nello sviluppo delle SSB
Il mondo sta andando verso l’elettrificazione e la decarbonizzazione, un processo in cui il settore automobilistico non è da meno. Non solo è necessario trasformare i processi industriali e dei trasporti verso alternative che non generino gas serra, ma occorre anche farlo nel modo più vantaggioso per tutte le parti coinvolte, compreso l’ambiente. L’uso delle batterie è la componente chiave di questa transizione energetica per sfruttarne al massimo il potenziale. Molti paesi sono già pienamente coinvolti in questo processo, come la Spagna con il piano Auto 2030, che promuove la transizione verso i veicoli elettrici, rafforza l’industria automobilistica spagnola e garantisce una mobilità sostenibile, accessibile e in linea con gli impegni di riduzione delle emissioni. L’attuazione di queste misure ha un effetto immediato, poiché quest’anno sono raddoppiati i punti di ricarica per i veicoli elettrici nella penisola.
Le SSB potrebbero diventare un solido concorrente nel mercato dello stoccaggio di energia rispetto alle LIB. Poiché hanno una maggiore densità energetica, un volume e un peso inferiori e sono più sicure, si presentano come il loro logico successore. I principali problemi che presentano sono la loro fragilità, l’elevato costo di produzione e le difficoltà di fabbricazione su larga scala. Va ricordato che le SSB sono ancora in fase di ricerca e sviluppo, quindi questi problemi saranno progressivamente risolti.
Per risolvere i problemi meccanici, si sta sperimentando l’uso di diversi materiali per l’anodo, il catodo e l’elettrolita, come il silicio o diversi polimeri. Si stanno anche prendendo in considerazione altre opzioni, come le batterie allo stato semisolido, che contengono meno del 10% di elettrolita liquido. Questa soluzione serve a compensare i problemi di variazione di volume e di contatto tra le superfici dei componenti, ma, in cambio, riduce la densità energetica della batteria e rende ancora più complesso il processo di fabbricazione della batteria.
Anche i costi e i processi di produzione saranno ottimizzati e ridotti nel tempo. Molte delle principali case automobilistiche, oltre ai nuovi marchi emergenti con sede principalmente in Cina, stanno investendo parte del loro capitale nella ricerca sulle batterie allo stato solido. Alcune hanno già annunciato il lancio dei loro primi modelli con questa tecnologia a partire dal 2027 o 2028. Questi ingenti investimenti e la forte concorrenza faranno evolvere il settore a un ritmo accelerato, e le migliori prestazioni dei nuovi veicoli li renderanno competitivi rispetto agli attuali modelli a combustione, promuovendo l’elettrificazione del settore.
AleaSoft Energy Forecasting come punto di riferimento nell’evoluzione del mercato dello stoccaggio di energia
Le qualità delle SSB non solo le rendono appetibili per il settore dei veicoli elettrici, ma, data l’attuale tendenza degli investimenti, è proprio in questo settore che saranno introdotte per prime sul mercato. Successivamente è prevista la loro espansione ad altri settori, non solo dei trasporti, dei droni o dei dispositivi elettronici, ma anche nei settori dell’industria, dei sistemi di accumulo stand-alone, dei data center o dell’ibridazione con fonti rinnovabili.
La divisione AleaStorage analizza la fattibilità dei progetti di stoccaggio con batterie, sia in modalità stand-alone che in modalità ibrida con impianti rinnovabili. Grazie alla combinazione di un team composto da esperti nel settore della ricerca e dell’energia e a un modello ibrido di previsioni proprietario che utilizza l’intelligenza artificiale per generare simulazioni di migliaia di scenari possibili, è in grado di adattarsi e anticipare l’evoluzione del mercato per generare previsioni solide e affidabili. AleaSoft Energy Forecasting è l’alleato chiave per promuovere la transizione energetica con l’aiuto di un esperto, impegnato nel processo e dotato dei migliori strumenti per realizzarlo.
Fonte: AleaSoft Energy Forecasting.
