Il catodo contiene la più ampia varietà di minerali ed è probabilmente il più importante e componente costoso della batteria. La composizione del catodo è un fattore determinante nelle prestazioni della batteria, con ogni minerale che offre un vantaggio unico.

Ad esempio, batterie NMC, che rappresentato Il 72% delle batterie utilizzate nei veicoli elettrici nel 2020 (esclusa la Cina), ha un catodo composto da nichel, manganese e cobalto insieme al litio. Il più alto contenuto di nichel in queste batterie tende ad aumentare la loro densità di energia o la quantità di energia immagazzinata per unità di volume, aumentando l’autonomia di guida del VEICOLO ELETTRICO. Cobalto e manganese spesso agiscono come stabilizzatori nelle batterie NMC, migliorandone la sicurezza.

Complessivamente, i materiali nel catodo rappresentano il 31,3% del peso minerale nella batteria media prodotta nel 2020. Questa cifra non include l’alluminio, che viene utilizzato nelle sostanze chimiche catodiche nichel-cobalto-alluminio (NCA), ma viene utilizzato anche altrove nella batteria per l’involucro e i collettori di corrente.

Nel frattempo, la grafite è stata la materiale di riferimento per gli anodi grazie al suo costo relativamente basso, all’abbondanza e alla lunga durata del ciclo. Poiché l’intero anodo è costituito da grafite, è il singolo componente minerale più grande della batteria. Altri materiali includono l’acciaio nell’involucro che protegge la cella da danni esterni, insieme al rame, utilizzato come collettore di corrente per l’anodo.

Minerali legati dalla chimica

Esistono diversi tipi di batterie agli ioni di litio con diverse composizioni di minerali catodici. I loro nomi in genere alludono alla loro rottura minerale.

Per esempio:

• NMC811 batterie composizione catodica:
  80% nichel
  10% manganese
  10% cobalto
• NMC523 batterie composizione catodica:
  50% nichel
  20% manganese
  30% cobalto

Ecco come il contenuto minerale differisce per le varie sostanze chimiche delle batterie con una capacità di 60 kWh:

Con i consumatori alla ricerca di veicoli elettrici di fascia alta che non hanno bisogno di frequenti ricariche, i catodi ricchi di nichel sono diventati all’ordine del giorno. In effetti, le sostanze chimiche a base di nichel hanno rappresentato l’80% della capacità della batteria implementata nei nuovi veicoli elettrici plug-in nel 2021.

Le batterie al litio ferro fosfato (LFP) non utilizzano nichel e in genere offrono densità di energia inferiori a un prezzo migliore. A differenza delle batterie a base di nichel che utilizzano composti di idrossido di litio nel catodo, le batterie LFP utilizzano carbonato di litio, che è un’alternativa più economica. Tesla si è recentemente unita a diverse case automobilistiche cinesi nell’utilizzo di catodi LFP per auto di gamma standard, guidando il prezzo del carbonato di litio per registrare alti.

Le Mercato delle batterie EV è ancora nelle sue prime ore, con un sacco di crescita all’orizzonte. Le sostanze chimiche delle batterie sono in continua evoluzione e, man mano che le case automobilistiche escogitano nuovi modelli con caratteristiche diverse, sarà interessante vedere quali nuovi catodi arriveranno intorno all’isolato.

Tratto dal Visual Capitalist, pubblicato il 2 maggio 2022, di Govind Buthada, grafica/designa – Athul Alexander