fbpx
  • Toyota Aqua e le batterie al nickel-idrogeno bipolari, la terza via è possibile

    Le batterie al Nickel sono morte, viva la batteria al Nickel! Chi pensa che l’elemento chimico che ha accompagnato lo sviluppo dell’ibrido fin dall’inizio debba ora lasciare l’intera scena al litio si sbaglia di grosso. La nuova Toyota Aqua infatti è la prima automobile provvista di batteria bipolare al Nickel e promette prestazioni decisamente interessanti.

    Toyota Aqua
    C’era già e non lo sapevamo

    Ma l’altra notizia è che questa tecnologia è stata utilizzata anche sulla precedente generazione della Aqua, ma l’ultima versione è più densa di energia del 40% e del 50% di potenza. L’aqua è venduta solo in Giappone e, così come in precedenza, anche la nuova generazione condivide il pianale con la Yaris. In questo caso, parliamo della piattaforma GA-B, la stessa utilizzata anche per la Yaris Cross e la Aygo X.

    Toyota Aqua

    Dunque il passaggio dalle batterie al Nickel Metal-Idrato (Ni-Mh) a quelle a litio (che contengono comunque quello che anticamente era definito il “rame bianco”) non è scontato né univoco. E per di più è coinvolto l’idrogeno perché tecnicamente le batteria della Aqua sono definite proprio ad idrogeno (NiH2). Anche le Ni-Mh contengono idrogeno, ma non in forma gassosa, bensì legato chimicamente all’elettrodo.

    Idrogeno gassoso e non legato

    Le celle delle batterie NiH2 sono infatti riempite con idrogeno allo stato gassoso a 82,7 bar. La novità delle batterie NiH2 Toyota è che hanno una struttura planare e non cilindrica, come visto in altre applicazioni, in particolare aerospaziali. Rispetto alle Ni-Mh hanno inoltre una conformazione interna semplificata con i due elettrodi applicati sullo stesso collettore e senza l’interposizione di un separatore.

    Toyota Aqua

    Il separatore sulle batterie Ni-Mh serve a isolare le coppie di elettrodi. A tal proposito, Toyota Industries Corporation, la consociata che ha sviluppato le nuove batterie, ha depositato un brevetto specifico (JP6680644B2). Tale brevetto riporta che i separatori sono in tessuto non tessuto polioleifinico mentre l’elettrolita è all’idrossido di potassio in forma di soluzione acquosa o gel.

    Potenza doppia

    Tale struttura permette di avere anche una superficie attiva maggiore. Il risultato è una potenza doppia rispetto alle batteria Ni-Mh. Inoltre, grazie al ridotto numero di connessioni, le resistenze interne sono inferiori e maggiore è il flusso di corrente. Anche l’effetto memoria deve essere più basso poiché l’Aqua è dotata anche di una spina a 100 Volt fino a 1,5 kW di potenza.

    Toyota Aqua

    Bisognerebbe dunque capire perché Toyota usa la tecnologia NIH2 solo per l’Aqua e non anche per gli altri ibridi. Di sicuro, tale tipo di batteria ha una grande stabilità chimica e durata (almeno 20.000 cicli) tant’è che sul telescopio spaziale Hubble è stata rimpiazzata dopo 18 anni, 13 anni in più rispetto a quanto preventivato in sede di progetto.

    Hanno un futuro o no?

    Tali batterie per le loro caratteristiche hanno potenzialmente un futuro per le ibride. Toyota sta utilizzando la tecnologia degli ioni di litio per le sue ultime ibride e per quelle del futuro ha già annunciato che utilizzerà le batterie allo stato solido. Le Ni-Mh sembrano dunque destinate a lasciare la scena.

    Toyota Aqua

    Toyota le ha applicate sin dall’inizio alle proprie ibride e sopravvivono ancora attualmente. Tale tecnologia fu presa dalla Matsushita (ora Panasonic), che l’aveva sviluppata negli ’80, ben prima dell’arrivo del litio. A Nagoya l’hanno perfezionata nel tempo accumulando oltre mille brevetti.

    Toyota Aqua

  • Riciclo Made in Italy per le batterie al litio

    Arriva il riciclo Made in Italy a risolvere il grande problema del corretto recupero a fine vita dei materiali contenuti nelle batterie al litio.

    Parliamo delle batterie dei computer, degli smartphone e soprattutto di quelle – molto più grandi – delle auto elettriche e ibride.

    E’ inutile avere un’auto che non emette fumi allo scarico, infatti, se poi la batteria che ha a bordo depaupera risorse naturali ed è impossibile da riciclare recuperandone gli elementi più preziosi.

    RECUPERO DEL LITIO

    Fondamentale è il recupero del litio, materiale non raro e costoso oggi. Ma che ha enormi incognite per il futuro. Le sue riserve sono molto importanti in Sudamerica tra Cile, Argentina e Bolivia, con grossi giacimenti anche in Cina e Australia. Oltre che in Brasile, Portogallo, Afghanistan, Stati Uniti.

    Di litio ce n’è al mondo, quindi. Ma ovviamente non è infinito e l’esperienza del petrolio dovrebbe averci insegnato qualcosa.

    SI RECUPERANO anche Cobalto, Nichel, Manganese

    Se l’attenzione di molti è sul litio, perchè dà il nome alle batterie che proprio sui suoi ioni fanno affidamento per il loro funzionamento. Il riciclo Made in Italy delle batterie al litio consente anche il recupero di Nichel, Cobalto, Manganese contenuti negli accumulatori.

    Si tratta di materiali importanti da recuperare, tra i quali soprattutto il cobalto ha attirato nell’ultimo periodo l’attenzione mondiale. Questo a causa della forte concentrazione delle riserve e della produzione attuale nella Repubblica Democratica del Congo.

    la tecnologia italiana arriva da Cobat e CNR

    Il riciclo Made in Italy per le batterie al litio arriva da una ricerca affidata dal Cobat all’Istituto del CNR ICCOMIstituto di chimica dei composti organometallici di Firenze.

    Il processo italiano è completamente originale, come dimostra l’accettazione della richiesta di brevetto a livello europeo e degli ulteriori brevetti parziali di singole fasi del processo. Si tratta del risultato del lavoro affidato al CNR ICCOM nel 2014 dal Cobat, che nel 2018 ha condotto all’importantissimo risultato.

    Adesso tocca all’industria

    Ora che il processo relativo al riciclo Made in Italy per le batterie al litio è stato individuato, deve partire l’operazione industriale che consenta di sfruttarne le potenzialità. Dal punto di vista economico, oltre che ambientale. A questo proposito il Cobat ha già individuato dei partner industriali italiani coi quali far partire in Italia l’attività di riciclo con recupero pressoché totale dei componenti e dei materiali delle batterie al litio.

    Sono in ballo molti posti di lavoro, oltre che una leadership tecnologica in grado di superare la concorrenza degli altri paesi altamente industrializzati.

    Cosa succede oggi alle batterie al litio

    Attualmente le batterie al litio in Europa finiscono in gran parte in Germania, dove ci sono oltre 15 operatori industriali in grado di recuperare correttamente i componenti e parte dei materiali.

    Molti dei processi applicati, però, non sono in grado di recuperare correttamente i materiali contenuti nella cosiddetta Black Mass. La massa nera contiene proprio Litio, Manganese, Cobalto, Nichel. Oppure li recuperano soltanto parzialmente. Si limitano cioè a Cobalto e Nichel, senza riuscire a estrarre correttamente ed economicamente il Litio e il Manganese.

    Buona parte della Black Mass viene per questo inviata in Estremo Oriente. Principalmente in Corea e nelle Filippine. Qui con processi adeguati vengono estratti tutti i materiali.

    L’operazione avviene vicino alla Cina perchè le aziende di questo paese hanno la tecnologia per estrarre tutti i materiali.

    Le aziende cinesi, che sono nell’ordine delle decine, smaltiscono così tutte le batterie del mercato interno e partecipano, direttamente o indirettamente, alle attività economiche che si sviluppano in altri paesi dell’area.

    In Germania la Volkswagen ha già annunciato di voler entrare nella corsa per il recupero totale dei materiali contenuti nelle batterie al litio (clicca qui vedi articolo).

    Le dimensioni del business

    Il giro d’affari potenziale del riciclo Made in Italy per le batterie al litio è enorme. Il processo messo a punto da Cobat e CNR ICCOM di Firenze per essere economicamente interessante ha bisogno di migliaia di tonnellate di batterie al litio da trattare ogni anno. Soltanto in questo modo diventa vantaggioso estrarre tutti i materiali.

    Oggi le batterie al litio raccolte in Italia sono nell’ordine delle centinaia di tonnellate l’anno. Ma i modelli di auto elettriche e ibride si diffondono sempre di più e alcuni mercati, come quello Norvegese, già hanno espresso interesse per alternative più efficaci agli attuali processi applicati in Germania.

    La start-up italiana capitanata dal Cobat sarà in grado di partire, comunque, in modo economicamente sostenibile già con il livello attuale di raccolta nel nostro paese di centinaia di tonnellate di batterie al litio.

    La strada obbligata

    Quella del recupero di tutti i materiali compresi il Litio, il Manganese, il Nichel, il Cobalto a livello europeo e globale è una via senza alternative. Un prodotto non è sostenibile se porta al consumo di risorse non rinnovabili (clicca qui vedi articolo e VIDEO sostenibilità).

    L’auto elettrica non fa eccezione.

    Il riciclo Made in Italy per le batterie al litio rappresenta quindi un’ottima notizia per l’ambiente, per l’auto elettrica, per il riavvio di uno sviluppo industriale ed economico sano e lungimirante nel nostro paese.