La vita di una batteria EV

Quando si dice "batteria EV", qual è la prima domanda che ti viene in mente? Quanta carica può contenere? Quanto lontano può portarmi? 

Sono tutte domande lecite. Ma avete mai considerato il ciclo di vita di una batteria EV? Come sono stati estratti i materiali? O cosa succede una volta che la batteria muore? 

Il ciclo di vita di una batteria EV è una storia affascinante che si svolge in tutto il mondo. In questo blogpost parleremo solo della batteria agli ioni di litio, che è il tipo di batteria più comune nei veicoli elettrici. 

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Estrazione e raffinazione

Non sarà una grande sorpresa, ma le batterie agli ioni di litio non crescono sugli alberi. Se così fosse sarebbe tutto più semplice. 

Le batterie agli ioni di litio sono il prodotto di diverse materie prime che sono state estratte e raffinate per ottenere i composti chimici che le fanno funzionare. Le cinque materie prime fondamentali per le batterie EV sono litio, cobalto, grafite, nichel e manganese. Purtroppo, queste materie prime non si trovano nello stesso luogo: il litio viene estratto in Cile, Argentina e Bolivia, il cobalto nella Repubblica Democratica del Congo, la grafite in Cina, il nichel in Indonesia e Australia e il manganese in Sudafrica.

Vale la pena notare che il litio, pur essendo estratto in Cile, non viene raffinato in questo Paese, e lo stesso vale anche per altre materie prime. Poiché la Cina controlla circa l'80% del processo di raffinazione delle materie prime a livello mondiale - ed è il maggior produttore di grafite - quasi tutti i composti delle batterie EV vengono raffinati in Cina. 

Anche se la Cina probabilmente dominerà questo processo ancora per un po', sono in corso ricerche sull'estrazione sostenibile...

Nel Regno Unito, una società con sede in Cornovaglia chiamata British Lithium sta studiando la possibilità di produrre litio dalla mica presente nel granito (di cui il Regno Unito è ricco). Nel gennaio 2022 è stato raggiunto l’obiettivo in un progetto pilota. Questo segna un enorme progresso nella sostenibilità dell'estrazione del litio, in quanto British Lithium diventa il primo produttore al mondo a estrarre e raffinare il litio in un unico sito.

Produzione e ricarica

Una volta estratte e raffinate, le materie prime vengono inviate a un produttore di batterie per essere assemblate in celle e collegate in moduli. 

Le celle delle batterie agli ioni di litio sono assemblate in modo da contenere un elettrolita e due tipi di elettrodi: anodo e catodo. Grazie alla loro notevole capacità di immagazzinare ioni di litio (energia) durante la carica, questi elettrodi sono il motivo principale per cui vengono utilizzate nelle batterie dei veicoli elettrici.

Una volta collegate in moduli, le celle vengono inviate alla linea di produzione per essere confezionate in pacchi batteria e sigillate in un involucro protettivo con sensori termici e un sistema di raffreddamento. Il pacco batteria viene sottoposto a numerosi test di sicurezza, come il test di tenuta (per garantire che l'involucro sia correttamente sigillato) e una serie di test elettrici (per garantire che le parti di tensione e l'isolamento funzionino). Se supera i test, viene apposta un'etichetta di sicurezza e la batteria viene inviata alla linea di produzione per essere montata sulla carrozzeria dell'EV.  

Per saperne di più sulla composizione delle celle e dei moduli delle batterie dei veicoli elettrici e sul modo in cui le batterie si caricano, consultate il nostro blog: Come funzionano i veicoli elettrici?

Riciclaggio e riutilizzo

Quando la batteria di un veicolo elettrico giunge al termine del suo ciclo di vita (in genere circa 10 anni), non finisce in discarica. Fortunatamente, le normative vietano l'incenerimento e lo smaltimento delle batterie EV nelle discariche. Quindi, cosa succede? 

Quando la batteria di un veicolo elettrico muore, è probabile che vi sia ancora una certa capacità di carica, non sufficiente per alimentare un veicolo elettrico, ma sufficiente per altri scopi di accumulo di energia. A seconda delle condizioni della batteria, le viene assegnato un voto per indicarne l'efficienza. Questi voti determinano se la batteria è destinata al riciclaggio o al riutilizzo. 

Se una batteria EV viene classificata per il riutilizzo, significa che verrà utilizzata per l'immagazzinamento di energia secondaria, come ad esempio per i gruppi elettrogeni o i depositi di energia solare. Sebbene questo dia effettivamente una seconda vita alla batteria di un veicolo elettrico, le opzioni per l'uso secondario della batteria sono attualmente limitate, ma non per molto! La tecnologia delle batterie per veicoli elettrici diventa sempre più potente anno dopo anno e, con sviluppi come le batterie allo stato solido all'orizzonte, aumenteranno anche gli usi secondari delle batterie. La più interessante di queste possibilità? La gestione sostenibile della rete. Ciò significa che le batterie usate potrebbero immagazzinare energia pulita, alimentando la rete durante i picchi di consumo.

Sebbene il riutilizzo sia estremamente vantaggioso per la sostenibilità delle batterie EV, non tutte le batterie possono essere riutilizzate. E quindi dove finiscono? Vengono trasferite all'impianto di riciclaggio per estrarre i metalli e i minerali per le nuove batterie EV.

Sebbene in teoria il riciclaggio sembri ideale - meno dipendenza dall'estrazione di nuovi materiali, meno rifiuti ecc. - non è così semplice come sembra. 

Poiché i pacchi di batterie sono tipicamente saldati, l'involucro d'acciaio deve essere aperto in modo sicuro prima che le celle vengano spostate (questo può essere un processo pericoloso, poiché i danni alle celle possono causare incendi o esplosioni accidentali). Una volta che il pacco è stato smontato in sicurezza, le celle vengono trattate per estrarre i materiali. Questo avviene in due modi: triturazione, fusione o dissoluzione in acido. 

La prima opzione è la più comune in quanto relativamente economica, ma sfortunatamente perde molti materiali nel processo ed è alimentata da combustibili fossili. La seconda opzione è più costosa e conserva molto più materiale, ma consuma molta energia e produce gas tossici e acque reflue.

È vero: il riciclaggio delle batterie ha ancora un po' di strada da fare. Fortunatamente, ci sono già stati sviluppi positivi in questo settore. Nel gennaio 2022, la società francese di gestione delle risorse Veolia ha annunciato il suo primo impianto di riciclaggio per batterie EV nel Regno Unito, in grado di riciclare il 20% delle batterie entro il 2024 utilizzando il cosiddetto "urban mining". Questo processo protegge i materiali attraverso l'estrazione chimica, riducendo il consumo di acqua e le emissioni fino al 50%. 

Oltre all'"urban mining", un altro sviluppo è stato annunciato nel 2021 dalla Faraday Institution. Utilizzando le onde ultrasoniche, il team di ricerca ha scoperto che i materiali vengono estratti 100 volte più velocemente rispetto ai processi tradizionali, ottenendo una maggiore purezza dei materiali recuperati. Grazie a questa scoperta, il team di ricerca sta ora lavorando con i produttori di batterie e le aziende di riciclaggio con l'intenzione di concedere una licenza per la loro tecnologia e portare il riciclaggio a ultrasuoni sul mercato. 

Questi risultati sono il frutto della Faraday Institution Battery Challenge, che mira a sostenere la ricerca a livello mondiale per lo sviluppo di batterie efficienti e sicure entro il 2035. L'obiettivo: creare un veicolo elettrico che sia riciclabile almeno al 95%.  

Tieni d’occhio il nostro blog per i prossimi sviluppu…

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