La storia seguente è la prima di una serie in due parti e analizza i limiti dell’innovazione nelle batterie agli ioni di litio. La seconda parte della serie illustrerà il futuro della chimica delle batterie nel prossimo decennio.
Le tradizionali batterie agli ioni di litio, che ora guidano un mercato in rapida espansione per i veicoli elettrici, erano una proposta costosa solo dieci anni fa. I pacchi batteria agli ioni di litio costavano 1.183 dollari per kilowattora nel 2010; nove anni dopo, secondo i dati BloombergNEF, nel 2019 il prezzo era sceso di quasi dieci volte, arrivando a 156 dollari/kWh.
Il ritmo del calo dei costi ha colto di sorpresa gli esperti di batterie, tra cui l’analista James Frith, responsabile dello stoccaggio energetico di BloombergNEF. "Sono scesi più velocemente di quanto avevo previsto ogni anno", ha detto Frith. "Questo è certamente sorprendente."
Rebecca Ciez, ricercatrice post-dottorato presso l'Andlinger Center for Energy and the Environment dell'Università di Princeton che studia i costi delle batterie, è d'accordo. "Il calo più recente è piuttosto drammatico", ha detto Ciez. "È sorprendente come il mercato si sia spostato così rapidamente."
Gli esperti hanno indicato lo slancio nell’espansione della produzione come motivo del calo dei prezzi e dell’innovazione incrementale nella chimica delle batterie. I produttori si stanno allontanando da alcuni ingredienti delle batterie più costosi come il cobalto mentre accelerano i progetti di batterie ad alto contenuto di nichel che sono diventate più economiche da produrre con l’espansione delle fabbriche.
Ciez ha osservato che dieci anni fa, il mercato dei veicoli elettrici era appena sotto pressione per costruire automobili e camion in luoghi in cui le emissioni di carbonio stavano iniziando a essere regolamentate, come in California. "Quindi c'erano queste auto conformi in cui i produttori dicevano: 'OK, dobbiamo rendere questa [Toyota] RAV4 elettrica'", ha detto Ciez, usando come esempio un'auto alimentata a combustibili fossili. "E così avrebbero semplicemente messo insieme un mucchio di batterie per laptop che erano prontamente disponibili."
Da allora, il settore delle batterie ha fatto passi da gigante nel ridurre i costi, modificando i materiali delle batterie per utilizzare metalli più economici e meno eticamente discutibili, ottenendo al contempo economie di scala.
100 dollari/kWh è il Santo Graal
I produttori si stanno avvicinando al punto in cui i veicoli elettrici raggiungeranno la parità di costo con i loro cugini alimentati a combustibili fossili a circa 100 dollari al kWh, o forse un po’ meno, dicono gli esperti. Quel prezzo è ampiamente visto come un punto di svolta nel settore, in cui i consumatori non considereranno più i veicoli elettrici come un’opzione più costosa.
BloombergNEF prevede che i costi delle batterie scenderanno sotto i 100 dollari/kWh nel 2024 e raggiungeranno i 60 dollari/kWh entro il 2030, ha detto Frith. Allo stesso modo, gli analisti di Bernstein hanno previsto il 2024 come l’anno in cui i veicoli elettrici tradizionali raggiungeranno la parità di costo con i veicoli a gas e diesel, mentre i leader dei veicoli elettrici nel settore potrebbero raggiungere lo stesso punto entro il 2022 o 2023.
Sebbene ciò possa essere realizzato senza grandi innovazioni nelle batterie agli ioni di litio, la tecnologia matura agli ioni di litio si sta rapidamente avvicinando ai limiti di quanto può essere migliorata, hanno detto gli esperti a S&P Global Market Intelligence. Un chimico delle batterie, uno scienziato leader nel settore delle batterie agli ioni di litio che ha condotto ricerche per un importante produttore di veicoli elettrici che dipende dalla tecnologia, ha affermato che le batterie agli ioni di litio hanno iniziato a raggiungere il massimo su alcuni fronti come il prezzo, la densità di energia e la velocità di ricarica. .
"Non c'è alcuna spinta gigantesca in arrivo", ha detto il chimico. Dal suo punto di vista, miglioramenti incrementali potrebbero essere sufficienti per soddisfare i consumatori, mentre qualsiasi rivoluzione delle batterie derivante da tecnologie non comprovate resta ancora lontana anni.
"Oggi puoi fare davvero bene con le batterie agli ioni di litio", ha detto. "E contribuire a ridurre i costi migliorerà la penetrazione nel mercato dell'intera tecnologia."
Venkat Viswanathan, professore associato presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica della Carnegie Mellon University, concorda che la tecnologia si sta avvicinando ai suoi limiti. Si aspetta che i prezzi delle batterie agli ioni di litio potrebbero ancora diminuire di circa il 20% e il 30%, ma che probabilmente non diventeranno molto più economici.
"Ci stiamo rapidamente avvicinando ai limiti dei costi delle materie prime", ha detto Viswanathan.
