giovedì, 13 Agosto, 2020

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Boom della domanda di celle cilindriche agli ioni di litio

Nel mercato dei veicoli elettrici, non tutti utilizzano le stesse batterie. A variare sono sia chimica che formato, con quello prismatico il più diffuso. Molti costruttori di veicoli, però. hanno iniziato a seguire la strada tracciata da Elon Musk e soci: è boom di successo per le celle cilindriche agli ioni di litio.

Celle cilindriche

Sebbene Tesla faccia molta ricerca e sviluppo sui sistemi di accumulo per i suoi veicoli, a Palo Alto, da sempre, si usano batterie al litio composte da celle cilindriche.

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Harper, G., Sommerville, R., Kendrick, E. et al. Recycling lithium-ion batteries from electric vehicles. Nature 575, 75–86 (2019)

Migliaia di celle cilindriche del tipo 18650, dove 18 rappresenta i mm di diametro e 65 rappresenta i mm di lunghezza, vengono affiancate in posizione verticale e incastonate nel pianale delle autovetture.

Secondo un report di SNE Research la richiesta di queste celle cilindriche sta crescendo a livelli mai registrati in precedenza perché altri costruttori stanno seguendo la strada di Tesla.

Lucid Motors a caccia di Tesla

Lucid Motors (precedentemente nota come Atieva) è una casa automobilistica americana fondata nel 2007 e specializzata in auto elettriche.

LG Chem è la più grande azienda chimica coreana ed è la decima azienda chimica del mondo per vendite. Ha tre aree di business principali che sono:

  • produzione di materie prime e chemicals
  • materiale elettronico e information technology
  • soluzioni energetiche
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yellowmotori.it

Lucid Motors ed LG Chem hanno stretto una partnership per la produzione di celle agli ioni di litio. LG Chem è un produttore abituato alla produzione delle celle con “pouch” form factor. L’accordo prevede produzione di celle cilindriche ma, a differenza delle 18650, si è deciso per celle 21700.

La scelta di Lucid Motors nel voler puntare sulle celle cilindriche agli ioni di litio non lascia sorpresi. Tra i fondatori della società, infatti, figura Peter Rawlinson, ex vicepresidente della divisione tecnica di Tesla.

Differenze tra celle cilindriche 18650 e 21700

Sia le celle 18650 che le celle 21700 sono celle basate su una chimica NMC8111. Il catodo è quindi composto da Nickel, Manganese e Cobalto con un rapporto molare di 8-1-1. Le prime celle basate su questa chimica avevano un rapporto molare pari a 1-1-1 ma la direzione che si è intrapresa è quella della progressiva riduzione ed eliminazione del cobalto per ridurre gli impatti ambientali ad esso legati.

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dnkpower.com

La prima differenza tra i due tipi di celle è dimensionale: le 18650 hanno dimensioni 18 mm x 65 mm mentre le celle 21700 hanno dimensioni 21 mm x 70 mm. Pur non essendo molto elevata, la differenza di energia immagazzinabile dalle 21700 può arrivare al 150% delle 18650. Mentre queste ultime infatti hanno una capacità compresa tra i 1500 e i 3000 mAh, le prime possono superare i 6000 mAh. È proprio la capacità a rappresentare la seconda differenza.

Sebbene le dimensioni delle celle 21700 risultino di poco superiori alle 18650, tanto basta per complicare la questione arrangiamento e posizionamento. Se, come detto in precedenza, le 18650 sono facilmente affiancabili, questo non è vero per le 21700. A volte sono necessarie soluzioni artistiche come “blocchi a piramide”.

Previsioni per il futuro

Secondo le previsioni del report di SNE Research ci sarà un boom per la produzione di celle cilindriche. Nel 2020 la capacità produttiva si attesta intorno ai 76 GWh. Il trend è previsto crescente nel 2023, 150 GWh, fino ad arrivare a 227 GWh nel 2025.

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Rosario Tolomeohttps://energycue.it
Laureato in Ingegneria Chimica. Ingegnere di processo e consulente prima, PhD Student in Industrial Engineering su veicoli elettrici e batterie ora. Autore su #EnergyCuE da Maggio 2019. Appassionato di tecnologia, scienza, Giappone, energia e sostenibilità a tutto tondo.