Batterie LFP: la tecnologia innovativa per il futuro dell’energia

Nell’era della transizione ecologica, in cui l’energia pulita e sostenibile sta guadagnando sempre più importanza, le batterie al litio sono diventate una componente fondamentale per l’immagazzinamento e la gestione efficiente dell’energia nelle auto elettriche. Tra le diverse varianti di batterie al litio disponibili sul mercato occidentale spiccano attualmente le LFP (Litio-Ferro-Fosfato), presenti invece da tempo nel mercato cinese per i notevoli vantaggi in termini di prestazioni, costi, sicurezza e durata. Saranno le batterie del futuro? Ne parliamo in questo articolo, illustrando nel dettaglio cosa sono le batterie LFP, in quali aspetti si differenziano rispetto alle altre tipologie di batterie al litio, quali sono i vantaggi del loro utilizzo nelle auto elettriche e perché Tesla ha scelto di installarle nelle proprie vetture Standard Range.

Cosa sono le batterie LFP?

Le batterie LFP fanno parte della grande famiglia delle batterie al litio, che sono batterie ricaricabili utilizzate nelle più svariate applicazioni di uso quotidiano, come le auto elettriche, i cellulari, i power bank, i computer e molto altro. Le batterie al litio suddividono universalmente in cinque sottocategorie, a seconda del materiale di cui sono composte:

• Batterie LCO, composte da ossido di cobalto (LiCoO2);
• Batterie LMO, composte da ossido di manganese (LiMn2O4);
• Batterie NMC, composte da ossido di nickel-manganese-cobalto;
• Batterie LTO, composte da titanio di litio;
• Batterie LFP, composte da litio-ferro-fosfato (LiFePO4).

Le FLP sono, quindi, batterie ricaricabili che utilizzano litio, ferro e fosfato come catodo, cioè l’elettrodo in cui avviene la semireazione di riduzione necessaria alla propagazione dell’energia elettrica propedeutica all’avvio delle applicazioni. Sebbene i vantaggi dell’utilizzo delle batterie FLP siano diversi, finora le batterie più diffuse e utilizzate nel mercato occidentale sono state quelle di tipologia NMC per diversi motivi, che spieghiamo poco più avanti.

Quali sono le differenze tra le batterie LFP e le batterie NMC?

La differenza principale della tecnologia NMC rispetto alla LFP è, come abbiamo visto, la composizione del catodo. Abbiamo detto che le FLP sono composte da litio-ferro-fosfato, una composizione che risulta meno densa energicamente rispetto alle NMC, che sono invece composte da nichel, manganese e cobalto. Questo significa che una batteria LFP deve essere più grande per garantire lo stesso grado di autonomia di una NMC; inoltre, le LFP patiscono le basse temperature e hanno un voltaggio più basso, caratteristiche per le quali il mercato occidentale ha finora propeso per le NMC. Ma in considerazione del recente e costante passaggio verso l’elettrico di cui siamo tutt’oggi testimoni, anche l’Occidente, come dicevamo, ha iniziato a interessarsi alla tecnologia LFP.

Da chi sono prodotte le batterie LFP?

Il principale produttore ed esportatore di batterie LFP è sempre stata la Cina, che per anni ha concentrato studi e ricerche sugli accumulatori FLP mentre tutti gli altri Stati si focalizzavano sulla tecnologia NMC, ritenuta appunto molto più performante. I produttori cinesi hanno impiegato del tempo per testare e migliorare le inefficienze della chimica litio-ferro-fosfato, arrivando a migliorarne le prestazioni e abbattendo i costi. Così, se per anni le batterie LFP sono state utilizzate solo sulle auto elettriche di produttori cinesi, oggi il trend si sta rapidamente invertendo. Dopo i miglioramenti apportati dalla Cina, le FLP oggi presentano molti vantaggi rispetto alle NMC, aspetto che ha spinto anche il mercato occidentale – Tesla in primis – ad accaparrarsi gli approvvigionamenti.

Quali sono i vantaggi delle batterie LFP per le auto elettriche?

Essendo state per molto tempo oggetto di studio e miglioramento da parte della Cina, le attuali batterie LFP offrono diversi vantaggi per l’applicazione sulle auto elettriche:

• I costi di produzione sono inferiori grazie all’assenza di nickel, manganese e cobalto che sono materie prime di difficile reperimento;
• Le componenti interne si degradano più difficilmente;
• Presentano maggior stabilità termica (sono più sicure, quindi, per utilizzi ad alta intensità energetica, come le auto elettriche);
• Hanno una capacità di ricarica molto rapida (in 10 minuti arrivano a 400 km di autonomia);
• Garantiscono un ciclo di vita più lungo (sopportano circa 100.000 cicli di carica e scarica prima di iniziare a esaurirsi);
• Rilasciano l’energia più rapidamente grazie  alla loro particolare resistenza;
• Garantiscono più sicurezza, riducendo il rischio di surriscaldamento o ignizione.

L’unica lancia da spezzare a favore delle batterie NMC sembrerebbe rimanere, dunque, la maggior densità energetica dovuta alla presenza del cobalto, che le rende più idonee rispetto alla LFP per gli utilizzi che richiedono un’elevata capacità in spazi limitati.

Perché Tesla ha deciso di puntare sull’utilizzo delle batterie LFP?

Uno dei più grandi leader mondiali del settore auto elettriche, Tesla, ha scelto di investire sulle batterie LFP per le proprie auto elettriche urbane, propendendo per i minori costi di produzione e la maggior sicurezza e durata nel tempo. La priorità delle vetture elettriche destinate all’uso urbano, infatti, è quella di essere prima di tutto sicure e avere una batteria di lunga durata per agevolare gli spostamenti in città; la capacità energetica – che con le LFP, ricordiamo, è minore rispetto alle NMC –  a questo punto, si tratterebbe di un aspetto secondario. In questa maniera, Tesla aggirerebbe inoltre il problema dell’approvvigionamento del nichel che, oltre al fatto di non essere sostenibile a livello ambientale, dopo la guerra in Ucraina non risulta sostenibile neppure sul piano economico. Le batterie LFP di Tesla saranno installate tra poco tempo nelle auto del marchio prodotte in Cina e nei modelli Standard Range Model 3 e Model Y.

Come si mantengono al meglio le batterie LFP?

Al contrario delle NMC, per ottenere le migliori prestazioni e la massima durata delle batterie LFP è necessario evitare di scaricare completamente la batteria, quindi effettuare cariche parziali fino a raggiungere il 100%. In secondo luogo, è importante mantenere la batteria a temperature moderate, perché il calore eccessivo può compromettere le prestazioni e accelerare il decadimento. Anche monitorare e bilanciare le celle della batteria attraverso un sistema di gestione BMS è essenziale per garantire una distribuzione uniforme dell’energia e prevenire sovraccarichi o scariche eccessive.

Qual è la situazione delle batterie LFP sul mercato mondiale?

Anche se ancora oggi le batterie NCM dominano il mercato, i dati confermano che nel 2022 il commercio delle LFP è aumentato per le motivazioni che abbiamo elencato poco sopra, soprattutto grazie a giganti come Tesla e Byd che hanno adottato il 68% delle LFP distribuite sul mercato. Geograficamente parlando, l’85% delle LFP distribuite nel 2022 ha interessato veicoli venduti in Cina, a cui sono seguiti USA, India, Regno Unito e Germania.

Come sarà, dunque, la situazione in futuro? Come sempre, niente è certo. Ma, in attesa di vedere come andranno a finire gli studi sulle batterie quantiche, possiamo ben affermare che le LFP si stanno facendo velocemente strada nel mercato mondiale grazie alla loro tecnologia promettente e sicura, che al giorno d’oggi le rende più attraenti che mai agli occhi delle maggiori case produttrici di auto elettriche.