Il numero di auto elettriche e impianti solari cresce sempre più e con essi aumenta anche la necessità di batterie efficienti, economiche e riciclabili. La pressione sul settore della ricerca per lo sviluppo di nuove tecnologie è sempre più elevata: è proprio dalla ricerca che dipenderà il successo nella lotta ai cambiamenti climatici.
Elektroautos und Solaranlagen boomen, der Bedarf an effizienten, günstigen und rezyklierbaren Batterien wächst. Die Forschung arbeitet deshalb mit Hochdruck an neuen Technologien – von ihnen hängt auch der Erfolg im Kampf gegen den Klimawandel ab.
Non importa che si tratti di auto elettriche o di impianti solari, entrambe le tecnologie non possono fare a meno di un elemento centrale: la batteria e rispettivamente l’accumulatore di elettricità. O più precisamente: la batteria agli ioni di litio.
Attualmente, per le auto elettriche e gli impianti solari, la batteria agli ioni di litio è considerata la tecnologia più efficiente e avanzata. Una batteria ad alte prestazioni è la chiave per la riduzione delle emissioni di CO2: la quota di mercato delle auto elettriche crescerà verosimilmente fino a oltre il 90 per cento entro il 2035. Anche gli impianti solari sono sulla cresta dell’onda e con essi cresce anche la necessità di immagazzinare l’elettricità prodotta.
Le batterie agli ioni di litio hanno però un prezzo per l’ambiente: nella produzione delle auto elettriche, la fabbricazione delle batterie è responsabile del 40 per cento delle emissioni di CO2. Vengono inoltre impiegate risorse preziose: oltre al litio, servono cobalto, manganese e titanio. Il Fraunhofer-Institut in Germania ha calcolato che le riserve mondiali di litio potranno coprire il fabbisogno mondiale attuale fino al 2050.
Focus sulle nuove tecnologie per le batterie
C’è un margine di ottimizzazione. I ricercatori di tutto il mondo cercano quindi nuove strade per rendere più durevole, efficace e conveniente l’immagazzinamento dell’elettricità. Anche in Svizzera: il Laboratorio federale di prova dei materiali e di ricerca EMPA, l’ETH e l’istituto Paul Scherrer lavorano per sviluppare nuove tecnologie per le batterie.
Le batterie bipolari sembrano molto promettenti: il sistema con cui sono costruite permette di risparmiare più della metà dello spazio in confronto alle classiche batterie. Le batterie bipolari dovrebbero inoltre permettere alle auto elettriche di raggiungere un’autonomia che può arrivare fino a 1000 chilometri. La ricerca si concentra inoltre sulle batterie allo stato solido che offrono una lunga durata di vita e una ricarica rapida e non contengono materiali velenosi o infiammabili.
Un’altra alternativa interessante sono le batterie magnesio-zolfo: le materie prime necessarie sono meno care e permettono di immagazzinare il doppio dell’energia rispetto alle batterie agli ioni di litio. E infine vengono sperimentati anche i cosiddetti elettrodi e film sottile di silicio e litio: permetteranno di produrre batterie più piccole e leggere.
Migliora il riciclaggio
Anche per quanto riguarda il riciclaggio facciamo progressi. Le emissioni di CO2 causate dal riciclaggio delle batterie agli ioni di litio sono ridotte e circa il 70 per cento del litio può essere recuperato. Per il nichel e il cobalto si arriva al 95 per cento. Nel 2023 in Svizzera dovrebbe entrare in funzione un impianto di riciclaggio specializzato per le batterie delle auto elettriche della start-up Librec: permetterà di recuperare oltre il 90 per cento delle materie prime.
Tecnologia delle batterie ottimizzata, sostenibilità ambientale migliorata e riciclaggio più efficiente dovrebbero rappresentare un ottimo incentivo per molti verso l’acquisto di un’auto elettrica.
Egal ob beim Elektroauto oder der Solaranlage: Sobald es um die beiden boomenden Technologien geht, kommt man um ein Herzstück nicht herum – die Stromspeicherung, respektive die Batterie. Genauer: Die Lithium-Ionen-Batterie.
Bei Elektroautos und Solaranlagen gilt die Lithium-Ionen-Batterie derzeit als die effizienteste und am weitesten fortgeschrittene Technologie. Leistungsstarke Batterien sind der Schlüssel für die Reduktion von CO2 : Der Marktanteil von Elektroautos wird bis 2035 voraussichtlich auf über 90 Prozent wachsen. Auch Solaranlagen boomen und damit wächst der Bedarf, den Strom zu speichern.
Lithium-Ionen-Batterien kommen jedoch zu einem Preis für die Umwelt: Bei der Autoherstellung ist die Batterie-Produktion für 40 Prozent der CO2-Emissionen verantwortlich. Zudem werden wertvolle Rohstoffe aufgebraucht – neben Lithium unter anderem auch Kobalt, Mangan und Titanium. Das Fraunhofer-Institut in Deutschland hat berechnet, dass die weltweiten Lithium-Reserven beim aktuellen globalen Bedarf bis 2050 reichen.
Neue Batterietechnologien im Fokus
Es besteht Optimierungspotenzial. Weltweit suchen Forscherinnen und Forscher deshalb nach Wegen, um die Stromspeicher langlebiger, leistungsstärker und günstiger zu machen. Auch in der Schweiz, wo das Materialforschungsinstitut Empa, die ETH und das Paul-Scherrer-Institut an neuen Batterietechnologien arbeiten.
Viel verspricht man sich von Bipolar-Batterien: Ihre Bauweise spart über die Hälfte des Platzes im Vergleich zu herkömmlichen Batterien. Bipolar-Batterien sollen zudem eine Reichweite von Elektroautos von bis zu 1000 Kilometer ermöglichen. Im Fokus der Forschung stehen auch langlebige und schnell aufladbare Feststoff-Batterien, die keine giftigen oder entflammbaren Stoffe enthalten.
Zusätzlich geforscht wird an Magnesium-Schwefel-Batterien, deren Rohstoffe günstiger sind und die doppelt so viel Energie speichern können, wie Lithium-Ionen-Batterien. Und nicht zuletzt wird mit sogenannten Dünnschicht-Elektroden aus Silizium und Lithium experimentiert: Sie würden kleinere und leichtere Batterien ermöglichen.
Recycling wird besser
Im Recycling werden ebenfalls Fortschritte gemacht. Die CO2-Belastung durch das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien ist klein und es können rund 70 Prozent des Lithiums zurückgewonnen werden. Bei Nickel und Kobalt sind es bis zu 95 Prozent. 2023 soll in der Schweiz eine auf Autobatterien spezialisierte Recycling-Anlage des Start-Ups Librec den Betrieb aufnehmen: Sie soll über 90 Prozent der Rohstoffe zurückgewinnen können.
Optimierte Batterietechnologien, bessere Umweltverträglichkeit und ein effizienteres Recycling: Dies dürfte für manche ein zusätzlicher Ansporn sein, sich demnächst für ein Elektroauto zu entscheiden.
