La promessa di una batteria che si ricarica in sei minuti non è nuova. Appaiono nei laboratori, vengono pubblicizzati nei comunicati stampa e poi passano in secondo piano. Perché? Perché l’industrializzazione chimica è un incubo. Troppo complesse o costose per competere con le linee di produzione esistenti. Una startup chiamata Echion Technologies afferma di aver decifrato il codice.
Jean De La Verpillière ha fondato Echion mentre studiava per un dottorato in nanoscienze presso l’Università di Cambridge. La proposta di vendita dell’azienda è aggressiva. L’azienda sostiene che la sua nuova chimica agli ioni di litio può ridurre i tempi di ricarica per smartphone e auto elettriche a soli sei minuti. A differenza di molti altri prodotti “rivoluzionari” in fase di ricerca e sviluppo, Echion afferma che è pronto per il lancio commerciale il prossimo anno.
Usa la polvere segreta al posto della grafite
Il cuore della tecnologia Echion è un semplice interruttore. Sostituisce l’elettrodo negativo standard in grafite delle batterie agli ioni di litio con una polvere speciale brevettata. L’esatta composizione chimica è un segreto commerciale. Gli inventori affermano che il materiale può supportare la ricarica rapida senza i comuni rischi per la sicurezza come l’instabilità termica o la formazione di dendriti.
In tal caso, una batteria che utilizza questo componente può essere caricata completamente in 6 minuti. Funziona su qualsiasi scala.
Echion attualmente produce un chilo di polvere al giorno. Questo è sufficiente per la batteria di un’auto elettrica. L’azienda sta attualmente espandendo la propria portata con l’obiettivo di 1.000 tonnellate all’anno. Affermano che ciò non richiederà nuove fabbriche. Invece, il materiale può essere iniettato nell’infrastruttura di produzione di batterie esistente con un investimento di capitale minimo.
Tuttavia, il comunicato stampa non menziona alcuna informazione concreta. È impossibile dire quanti cicli di ricarica durerà una batteria prima che si degradi. Ha la stessa durata di una batteria agli ioni di litio standard? Dovremo aspettare fino al prossimo anno per vedere se la scommessa di Echion ripagherà.
Toshiba SCiB: 6 minuti 320 km
Toshiba gioca in questo pool da molto tempo. Nell’ottobre 2017, il colosso giapponese ha annunciato una nuova generazione di tecnologia SCiB (Super Charge ion Battery ). Le specifiche sono impressionanti. Si dice che l’autonomia sia di 320 km dopo 6 minuti di ricarica. La commercializzazione è prevista per il 2019.
Questa non è la prima dimostrazione di ricarica rapida di Toshiba. SCiB è stato lanciato nel 2008. La versione originale può caricarsi al 90% in 5 minuti e ha una durata di 10 anni. Queste batterie si trovano nelle auto elettriche del mercato di massa come Mitsubishi i MiEV (Peugeot iOn in Francia) e Honda Fit EV. Questi primi modelli utilizzavano anodi di ossido di titanato di litio.
Nella nuova versione la capacità di stoccaggio è stata raddoppiata cambiando il materiale. Nell’anodo viene attualmente utilizzata una miscela di ossido di niobio e titanio (NbTi). Questa lega ha proprietà superconduttrici a basse temperature. Toshiba ha annunciato di aver perfezionato un metodo per sintetizzare e organizzare i cristalli di NbTi che raddoppia efficacemente la densità di energia rispetto ai modelli convenzionali di titanato di litio.
I test sul prototipo dell’SCiB da 50 Ah hanno dimostrato che può resistere a 5.000 cicli di carica mantenendo il 90% della sua capacità originale. La batteria resiste anche al freddo. La ricarica è efficiente a temperature fino a -10°C e impiega circa 10 minuti per raggiungere uno stato di carica significativo. Questa resistenza supporta l’affermazione che può percorrere 320 chilometri dopo una breve sosta di 6 minuti.
La promessa dei primi 5 minuti
La pressione della ricarica ultraveloce non è una novità. Nel novembre 2009, Toshiba ha annunciato l’intenzione di produrre in serie batterie SCiB per l’industria automobilistica. L’obiettivo era coraggioso: caricare un’auto elettrica in cinque minuti.
Essi stabiliscono la strada per SCiB per aumentare la propria competitività nella ricarica e nel rifornimento di carburante. Misurato con una carica del 90% in 5 minuti. Anche la durabilità è un punto di forza. Secondo Toshiba, la batteria può sopportare più di 6.000 cicli di carica/scarica in 10 anni di utilizzo quotidiano senza un significativo degrado delle prestazioni.
Il divario tra prototipo e prodotto è un grosso ostacolo. Echion scommette che il suo approccio basato sulla polvere possa evitare la barriera dei costi. Toshiba migliora gli anodi in lega di ossido da oltre un decennio. Entrambi mirano allo stesso Santo Graal. Il tempo stringe, e anche il tempo per verificare se entrambe le parti riescono a mantenere la promessa di sei minuti su larga scala.
Differenza di tempo di ricarica: da 30 minuti a diverse ore
Toshiba si espande. L’azienda dispone già di un proprio impianto di produzione di batterie SCiB e prevede di aprire un secondo stabilimento nella primavera del 2011. Il suo obiettivo è molto ambizioso: produrre 500.000 batterie al mese nel primo anno e quindi espandere la produzione per fornire i principali produttori di veicoli ibridi ed elettrici. Questi includono i prossimi ibridi plug-in come Chevrolet Volt e Opel Ampera.
La realtà attuale delle auto elettriche è in netto contrasto. La maggior parte delle batterie agli ioni di litio prodotte impiega diverse decine di minuti per caricarsi. Prendiamo ad esempio la Nissan Leaf e la Mitsubishi i-MiEV. Entrambi sono stati introdotti sul mercato europeo alla fine del 2010. Una ricarica dell’80% richiede 30 minuti, ma solo utilizzando una stazione di ricarica separata. Il collegamento a una presa standard da 200 volt può richiedere diverse ore.
Questa differenza definisce l’esperienza dell’utente. La ricarica rapida esiste, ma dipende dall’infrastruttura specifica. La ricarica lenta è universale ma poco pratica per ricariche rapide. La tecnologia SCiB di Toshiba mira a colmare questa lacuna con una maggiore densità di potenza e una maggiore velocità di assorbimento.
“Questa differenza determina l’esperienza dell’utente. La ricarica rapida esiste, ma dipende dall’infrastruttura specifica.”
Per gli autisti, la differenza tra 30 minuti e tre ore è come la differenza tra una breve pausa caffè e un pranzo importante. L’infrastruttura determina il comportamento. Nelle aree in cui sono concentrati i caricatori veloci, l’ansia da autonomia è ridotta. Se sono disponibili solo prese standard, gli autisti pianificano in base al tempo di ricarica. L’espansione di Toshiba dimostra che il settore sta investendo in volume per ridurre i costi e migliorare la disponibilità.
La velocità non è l’unico problema. È tutta una questione di coerenza. La griglia può sopportare il carico? Le batterie possono resistere a cicli veloci ripetuti senza deteriorarsi? Un’altra fabbrica Toshiba suggerisce una risposta. Più produzione significa più dati. Maggiori informazioni significano chimica più avanzata.
Fino ad allora, il tempo stringe.
