La seguente storia è la prima di una serie in due parti e guarda ai limiti dell’innovazione nelle batterie agli ioni di litio. La seconda parte della serie svelerà il futuro della chimica delle batterie nel prossimo decennio.
Le batterie agli ioni di litio tradizionali, che ora guidano un mercato in rapida espansione per i veicoli elettrici, erano una proposta costosa solo un decennio fa. I pacchi di batterie agli ioni di litio costavano 1.183 dollari per chilowattora nel 2010; nove anni dopo, il prezzo era sceso di quasi dieci volte a 156 dollari/kWh nel 2019, secondo i dati BloombergNEF.
Il ritmo del calo dei costi ha colto di sorpresa gli esperti di batterie, tra cui l’analista James Frith, responsabile dello stoccaggio di energia di BloombergNEF. “Sono scesi più velocemente di quanto ho previsto ogni anno”, ha detto Frith. “Questo è certamente sorprendente.”
Rebecca Ciez, un borsista post-dottorato presso l’Andlinger Center for Energy and the Environment dell’Università di Princeton che studia i costi delle batterie, ha concordato. “Il calo più recente è piuttosto drammatico”, ha detto Ciez. “E’ sorprendente come il mercato si sia spostato così rapidamente”
Gli esperti hanno indicato lo slancio nell’espansione della produzione come motivo per il calo dei prezzi e l’innovazione incrementale nella chimica delle batterie. I produttori si sono allontanati da alcuni ingredienti più costosi della batteria, come il cobalto, mentre aumentano i progetti di batterie pesanti al nichel che sono diventati più economici da produrre con l’espansione delle fabbriche.
Ciez ha notato che un decennio fa, il mercato dei veicoli elettrici era sotto pressione per costruire auto e camion in luoghi dove le emissioni di carbonio stavano iniziando ad essere regolamentate, come in California. “Così avete avuto queste auto di conformità in cui i produttori hanno detto, ‘OK, dobbiamo fare questo RAV4 elettrico’”, ha detto Ciez, usando un’auto a combustibile fossile come esempio. “
Da allora, il settore delle batterie ha fatto passi da gigante nella riduzione dei costi, modificando i materiali delle batterie per utilizzare metalli più economici e meno eticamente discutibili, catturando le economie di scala.
US$100/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 a combustibile fossile a circa US$100/kWh, o forse un po’ meno, hanno detto gli esperti. Quel prezzo è ampiamente visto come un punto di svolta nel settore, dove i consumatori non considereranno più i veicoli elettrici come opzioni più costose.
BloombergNEF prevede che i costi della batteria scendano sotto i 100 dollari/kWh nel 2024 e colpiscano circa 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 del settore dei veicoli elettrici potrebbero raggiungere lo stesso punto entro il 2022 o il 2023.
Mentre questo sarà realizzato senza grandi innovazioni nelle batterie agli ioni di litio, la tecnologia matura agli ioni di litio si sta avvicinando velocemente ai limiti di quanto può essere migliorata, hanno detto gli esperti a S&P Global Market Intelligence. Un chimico della batteria, uno scienziato leader delle batterie agli ioni di litio che ha condotto ricerche per un importante produttore di veicoli elettrici che dipende da questa tecnologia, ha detto 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 una spinta gigantesca in arrivo”, ha detto il chimico. Dal suo punto di vista, i miglioramenti incrementali possono essere sufficienti a soddisfare i consumatori, mentre qualsiasi rivoluzione delle batterie da tecnologie non provate rimane lontana anni.
“Si può fare davvero bene con le batterie agli ioni di litio oggi”, ha detto. “E nel contribuire ad abbassare il costo – questo migliorerà la penetrazione nel mercato dell’intera tecnologia.”
Venkat Viswanathan, professore associato nel dipartimento di ingegneria meccanica della Carnegie Mellon University, ha concordato che la tecnologia è vicina 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 avvicinando rapidamente ai limiti dei costi delle materie prime”, ha detto Viswanathan.