Leclanché compie una svolta nella produzione sostenibile di celle NMCA

Nel 2024 escono batterie pouch con catodi NMCA: Leclanché ridurrà il contenuto di cobalto degli elettrodi, producendo con leganti a base d’acqua per liberarsi di solventi scomodi come l’NMP

La svizzera Leclanché è uno dei rari esempi europei di aziende storiche delle batterie che si stanno attrezzando per entrare in un’era in cui la sola produzione delle vecchie pile nei vari formati appare davvero preistoria.

L’azienda elvetica invece sgomita da tempo con le sue celle agli ioni di litio per trovare un posto al solo nel settore dell’accumulo ma anche in quello dei trasporti. Finora non per i veicoli passeggeri ma per settori ad alto valore aggiunto come quello marittimo. Pochi giorni fa Leclanché ha confermato l’arrivo di ordini per una capacità di 22,6 MWh da Stena RoRo e Brittany Ferries per traghetti ibridi da 195 metri di nuova generazione dei due armatori europei.

Le celle che saranno utilizzate in quei vascelli sono commercialmente note come Navius MRS-3 e si affidano a chimica del catodo NMC (nichel-manganese-cobalto), analoga a quella delle più perfomanti auto elettriche. Ma questa settimana dalla sede della società rossocrociata arriva la notizia che nuove celle ad elevata sostenibilità saranno disponibili sul mercato nel 2024.

Se per gli anodi Leclanché continuerà ad affidarsi alla grafite, la novità riguarderà i catodi: grazie a una svolta nella produzione di moderne celle con chimica NMCA (ai materiali ternari si aggiunge anche l’alluminio).

La nota ufficiale conferma che sarà in grado di ridurre il contenuto di cobalto nella composizione del materiale catodico dell’elettrodo positivo dal 20 al 5% e di produrlo utilizzando un processo a base d’acqua.

In tal modo, Leclanché si libera completamente l’uso dei solventi organici come il N-metilpirrolidone (NMP) che sono altrimenti comuni nei processi di produzione commerciali. Si tratta di una molecola che ha sempre creato grattacapi a chi produce batterie perché irritante e tossica.

Il mese scorso negli Stati Uniti l’Agenzia federale per la Protezione dell’ambiente (EPA) ha aggiornato i parametri di alcune sostanze dichiarando che l’NMP e altri composti “presentano un rischio irragionevole di lesioni alla salute umana se valutati nelle loro condizioni d’uso”. Dall’aprile 2018, l’NMP era nell’elenco delle sostanze che possono avere gravi effetti irreversibili sulla salute umana e sull’ambiente e quindi i suoi impieghi limitati dalla Commissione Europea.

Il leader del reparto ricerca e sviluppo Leclanché, Hilmi Buqa ha dichiarato riguardo ai nuovi catodi NMCA: “fino ad ora, produrli utilizzando processi rispettosi dell’ambiente era considerato impossibile. Ma ora abbiamo imparato il processo”.

Leclanché utilizza leganti acquosi nel suo processo di produzione da circa 13 anni ed è un pioniere in questo campo. Nessun solvente organico viene utilizzato nel processo: questo non solo elimina il rischio di esplosione, ma non vi è alcun pericolo per la salute dei dipendenti coinvolti nel processo di produzione.

Inoltre, grazie al processo a base d’acqua, Leclanché può fare a meno di processi ad alta intensità energetica per l’essiccazione, il flashing e il riciclo dei solventi. Grazie a un consumo energetico inferiore del 10-30% nella linea di produzione, il processo Leclanché ne riduce anche l’impronta di carbonio. Pertanto, offre non solo vantaggi di sostenibilità ma anche economici.

Su celle pouch con catodi NMCA ha da tempo puntato anche Ultium, la joint venture di General Motors e LG Energy Solution che in America ha da poco iniziato a produrle in Ohio per montarle sui primi esemplari di GMC Hummer EV e Cadillac Lyriq consegnati a fine 2022.

Ma Leclanché sostiene di essere la prima azienda al mondo a implementare il processo ecologico nella produzione di queste celle agli ioni di litio che hanno catodi con contenuto di nichel di circa il 90%, che aumenta la densità energetica e consente una significativa riduzione del contenuto di cobalto del 15%.

Così le nuove celle avranno una densità di energia migliorata del 20% a parità di dimensioni e prestazioni, il che dovrebbe consentire all’azienda di entrare oltre agli attuali segmenti marittimo, ferroviario e dei veicoli commerciali anche in quello delle auto elettriche. I catodi NMCA a base di leganti d’acqua saranno più facili da smaltire o ancora meglio da inserire in processi di riciclo.

Le celle di grande formato provengono al 100% dalla produzione tedesca presso la fabbrica di Willstätt nel Baden-Württemberg, mentre la produzione di moduli Leclanché avviene su una linea di assemblaggio automatizzata all’avanguardia presso la sede principale dell’azienda a Yverdon, in Svizzera.

(credito foto: ufficio stampa Leclanché S.A.)
Credito foto di apertura: ufficio stampa Leclanché S.A.