Partito il progetto SeNSE: 48 mesi per le batterie della “generazione 3B”
Celle con nuovi elettrodi ed elettroliti e sostenibilità a 360° nel progetto quadriennale guidato dall’istituto svizzero Empa, e dove c’è anche un po’ d’impresa italiana
Il 10 febbraio scorso si è messo in movimento uno dei nuovi, promettenti programmi di ricerca europei sulle batterie: il progetto SeNSE. Per quattro anni, cinque istituti di ricerca e sei aziende con radici in sette paesi del vecchio continente collaboreranno alla nascita della prossima (intesa letteralmente come vicina) generazione di batterie agli ioni di litio.
A coordinare il progetto SeNSE, che è supportato da €10 milioni di fondi provenienti da Bruxelles, c’è il ricercatore del centro svizzero Empa Corsin Battaglia (al centro nella foto) e la sua squadra.
Tra i partecipanti del mondo dell’impresa, come vedremo tra poco, non manca una presenza italiana diretta ed una indiretta. Inoltre spicca quella che si sta gradualmente affermando come una protagonista delle batterie: la svedese Northvolt, ormai lanciata nei suoi programmi di realizzazione di ben due Gigafactory nella Vecchia Europa nei prossimi anni.
Una premessa incoraggiante se si pensa che appena tre, quattro anni fa non mancavano le voci di addetti ai lavori che suggerivano di spostare il confronto sulle batterie con la concorrenza asiatica addirittura agli Anni ’30: rinviando il confronto alle tecnologie futuristiche nelle quali Asia, America ed Europa competono ad armi pari, come le celle litio-aria.
Invece la Commissione Europea aveva rilanciato a partire nel 2017 dalla creazione della “European Battery Alliance”, con la speranza di consolidare ricerca e manifattura anche per celle e sistemi in grado di supportare veicoli e impianti di accumulo in questa decade.
Con la speranza di vedere sorgere nei paesi membri impianti supportati da ricerca ed impresa europea. Un’idea che di certo non incontrerà problemi di domanda, visto che già si stanno affacciando i primi colli di bottiglia nelle catene del valore.
Il progetto SeNSE fa parte delle iniziative germogliate all’interno della “European Battery Alliance” ed è supportato da finanziamenti alla ricerca che rientrano nel programma Horizon 2020. Gli undici partner di SeNSE condurranno ricerca e sviluppo sulle batterie agli ioni di litio della cosiddetta generazione 3B.
Rispetto alle batterie di trazione delle auto in vendita nelle concessionarie oggi, queste celle puntano su una densità di energia più elevata, migliorata chimica degli elettrodi e battery management system più avanzati.
Il programma seguirà il filone del potenziamento delle caratteristiche degli elettrodi negativi, puntando ad anodi nei quali crescerà la percentuale di silicio rispetto alla grafite oggi dominante, mentre nei catodi verrà ridotta la percentuale di cobalto impiegata.
Nuovi additivi saranno sviluppati per gli elettroliti, che resteranno peraltro liquidi come nelle celle attualmente commercializzate, e miglioramenti nella concezione delle interfasi che governano i percorsi degli ioni di litio consentiranno di migliorare la vita media delle batterie.
Il progetto SeNSE intende anche iniziare a sfruttare nuovi sensori in grado di monitorare lo stato delle celle, a cominciare dalle temperature d’esercizio, fornendo in tempo reale dati ai battery management system per migliorarne qualità di servizio e durata.
Si tratta di un percorso che altri progetti più a lungo termine (come il pan-europeo Battery 2030+ di cui ci siamo già occupati) vogliono spingere oltre: progettano e realizzando celle in grado non solo di monitorarsi ma di auto-ripararsi, in un futuro non troppo distante.
All’interno del progetto SeNSE troverà posto anche la sostenibilità. La generazione 3B certamente supererà quella delle celle attuali, visto che per cominciare i catodi saranno realizzati senza uso di solventi tossici o materiali infiammabili, il che non solo semplificherà la manifattura ma ne conterrà i costi.
Il progetto SeNSE non trascurerà la second life, fase da cui sono ormai regolarmente attese le batterie terminata la più impegnativa fase di impiego veicolare, per passare a quella di supporto ad impianti di accumulo, né il riciclo finale per inserire in una vera economia circolare le materie prime.
I dieci partner di ricerca ed industriali della capofila Empa sono le università di Münster e Coventry, l’istituto tedesco Forschungszentrum Jülich e il politecnico dell’Austria, mentre tra le aziende oltre a Nortvolt saranno della partita le francesi Solvionic ed Enwires, l’elvetica Huntsman Advanced Materials.
Svizzera è anche FPT Motorenforschung, si tratta tuttavia di una società controllata da CNH Industrial, che fa capo quindi al gruppo FCA. In passato l’azienda con sede nel Canton Turgovia si è occupata di tecnologia e ricerca in particolare applicata ai veicoli commerciali e ai mezzi d’opera.
Italiana al 100% è infine Lithops/FAAM, che sulle celle agli ioni di litio da anni svolge ricerca avanzata nel centro ricerche torinese, mentre lo scorso anno ha aperto il primo sito produttivo a Teverola, in quello che era un tempo una fabbrica dismessa dalla multinazionale americana Whirlpool.
Daniela Fontana, manager ricerca e sviluppo, ha così riassunto il ruolo che attende i ricercatori italiani: “Lithops/FAAM svilupperà, in collaborazione con i partner, le formulazioni di elettrodi e il design di cella in grado di soddisfare i requisiti di performance, sicurezza e facilità di riutilizzo/riciclo richiesti dal mercato, con particolare attenzione alla fattibilità industriale dei relativi processi di produzione”.
Alla fine del progetto SeNSE prenderà forma concreta un prototipo di cella che andrà a immagazzinare energia per un’unità dimostrativa con capacità di 1 kWh, per tradurre in pratica le premesse e promesse della tecnologia della generazione 3B delle batterie agli ioni di litio.
E in questa fase il contributo del centro ricerche Lithops/FAAM sarà primario: lo scale-up ha aggiunto la dottoressa Fontana, “sarà effettuato sull’impianto pilota del sito torinese, che porterà alla preparazione e ottimizzazione di prototipi di cella con i materiali e i sensori sviluppati dai partner di progetto. Tali celle verranno utilizzate per assemblare l’unità dimostrativa da 1kWh”.
Il risultato dei 48 mesi di ricerca e di sviluppo passerà infine alla manifattura del settore attraverso i brevetti ed il know-how acquisito durante la vita del programma.