Sono a rischio le celle ternarie NCM 811 ad alta densità?

Il SUV BMW IX3 sarà l’ultimo di una serie di veicoli elettrici prodotti in Cina con batterie la cui tecnologia fa discutere, in bilico tra dubbi sulla sicurezza e ansia di prestazioni

Le batterie con catodi NCM 811 realizzate da CATL e altri colossi del settore stanno attirando l’attenzione in Cina. Il più recente modello ad essere provvisto di celle con questa chimica è l’atteso SUV elettrico BMW IX3 prodotto a Shenyang, che in ciascun pianale stoccherà 10 moduli.

In totale contengono 188 celle prismatiche, in cui l’elettrodo positivo è composto all’80% di nickel, al 10% di cobalto e al 10% di manganese, per aumentare la densità di energia e l’autonomia rispetto a tipi di celle ternarie che consentono di fare meno strada: come le prime NCM 333 o le NCM 622 oggi particolarmente diffuse.

BMW è stata preceduta da altri gruppi auto nell’orientarsi sulle NCM 811, specie per modelli costosi e di immagine, soprattutto tra le marche cinesi. È stata la scelta di NIO che ha messo questo prodotto sul bene accolto SUV ES6, per il quale vanta una autonomia di oltre 500 chilometri (misurati però col vecchio standard NEDC).

Come NIO la stessa scelta ha fatto GAC New Energy, la divisione di GAC Group che produce la berlina Aion S, modello popolare e spesso sul podio delle auto elettriche più vendute in Cina, incluso durante l’estate.

L’orientamento verso le celle NCM 811 non è stato solo questione di immagine e marketing ma anche economica. Dal 2017, quando il governo di Pechino ha iniziato a inserire la densità di energia e l’autonomia tra i criteri previsti per ottenere incentivi, lo scegliere celle con caratteristiche come quelle delle celle CATL, che hanno densità gravimetrica di energia che va dai 230 Wh/kg in su, è diventata una necessità.

Secondo fonti di stampa cinesi, i primi cinque clienti delle celle CATL NCM 811 sono attualmente GAC NE, Xpeng, BMW Brilliance, GAC Toyota e AM Motor, che insieme costituiscono il 79% del portafoglio totale del secondo gruppo globale delle batterie. Il segmento delle NMC 811 rappresentava dopo otto mesi del 2020 il 24% della produzione CATL di celle ternarie (ovvero NCM a varie percentuali di nickel, cobalto e manganese) ed il 16% della capacità totale.

Testate coreane come Business Korea nel corso dell’estate non hanno perso l’occasione di soffermarsi a lungo, forse non disinteressatamente, sulla serie di incendi che ha coinvolto modelli cinesi equipaggiati con prodotti CATL: soprattutto ma non solo crossover Xpeng G3 e berline GAC Aion S.

Ma la tecnologia delle celle NCM 811 non è certo un’esclusiva cinese: al contrario, tra le più rapide a sostenere di essere in grado di partire con la commercializzazione era stata proprio il terzo gruppo più grande della Corea del Sud: SK Innovation.

Tuttavia al momento della verità il numero uno mondiale LG Chem l’aveva scavalcata, anche se in Cina SK Innovation ha trovato un cliente per le proprie batterie NCM 811 nel modello Arcfox Mark 5 del gruppo BAIC.

LG Chem ha iniziato a fornire le prime celle NCM 811 ad autobus nel 2018 e oggi si ritiene che la grande maggioranza di celle delle Model 3 che Tesla produce a Shanghai abbiano catodi con queste caratteristiche. Dello stesso colosso coreano si mormora che possa fornire alla casa di Elon Musk dal prossimo anno nuove celle con elettrodi NCMA (nickel, cobalto, manganese e alluminio).

Passare da celle ternarie a quaternarie significa rimanere nel campo delle soluzioni nickel-rich perché, non troppo diversamente dalle discusse celle CATL, anche le LG Chem avrebbero una base fondamentale nickel: in futuro al 90% rispetto all’attuale 80%.

LG Chem ha in programma di produrre celle quaternarie non solo in Cina ma anche in America, nella fabbrica in Ohio avviata con la joint venture Ultium insieme a General Motors.

Malgrado le perplessità su episodi che si sono verificati e che hanno particolarmente colpito e preoccupato clientela ed autorità in Cina, lo sviluppo di celle ad alta densità di energia resta quindi la direzione in cui l’industria delle batterie e quella automotive intendono procedere, cercando oltre tutto di tenere sott’occhio il fattore-costi. Un fattore-costi che, piaccia o meno, è stato l’ospite più rumoroso anche del recente Battery Day Tesla.

Se è vero che la cella NCM 811 è ancora la più chiacchierata, non è detto nemmeno che sia più da considerare la tecnologia di punta CATL. L’azienda cinese ha negato decisamente che intenda mettere da parte il prodotto viste le difficoltà e i dubbi che lo hanno toccato da vicino.

Ma CATL per l’alto di gamma ha altre frecce al suo arco: spinge molto sul concetto cell-to-pack (che ha ultimamente convinto anche Tesla) e sull’altra cella ternaria NCM 523 con materiale mono-cristallino e densità di energia da 230 Wh/kg.

Un concetto, quello del single crystal, popolarizzato inizialmente dal Professor Jeff Dahn della Dalhousie University, che non crea nuovi catodi o nuove chimiche ma si fonda sulla sintesi di materiali dalle morfologie omogenee per dimensioni e distribuzione e che piace sempre di più, perché i materiali sono meno soggetti ad usura di quelli più comuni poli-cristallini e più adatti a resistere anche a prolungati cicli di ricariche ultra-veloci.

Credito foto di apertura: ufficio stampa BMW Group