Mentre i fornitori di materiali cercano di capitalizzare sul mercato in rapida crescita dei veicoli elettrici, quali sono alcune delle opportunità che si aprono con il continuo calo dell'intensità di utilizzo dei materiali?
Dal 2015, l'intensità di materiale del pacco batterie (escluse le celle) si è ridotta di oltre il 50% per kWh. Questo è uno dei motivi per cui le batterie LFP stanno tornando in auge. La minore densità energetica delle LFP è in parte compensata dalla maggiore efficienza di ingombro che i produttori di batterie e di apparecchiature originali (OEM) possono raggiungere. Un buon esempio è la batteria Blade di BYD, in cui le celle LFP Blade, di forma allungata, si estendono per tutta la larghezza del pacco e sono impilate direttamente cella a cella. Questo approccio migliora notevolmente il rapporto cella-pacco, nel caso di BYD, da circa il 40% al 60% (in volume).
Nonostante questa diminuzione dell'intensità di materiale per veicolo, diversi materiali rimarranno essenziali, in quanto forniscono funzionalità di base al pacchetto. Con la rapida crescita del mercato dei veicoli elettrici, la domanda di questi materiali continuerà ad aumentare nonostante il ridotto utilizzo per veicolo. Esempi di questi materiali includono il telaio, i componenti per la gestione termica (piastre di raffreddamento, tubi del liquido di raffreddamento e altri), la protezione antincendio, le barre collettrici, l'isolamento elettrico e altri materiali intercellulari.
La chiave di tutti questi materiali risiede nella riduzione di peso e costo. Ma per tutti i materiali intercellulari, la multifunzionalità sta diventando sempre più importante. Con la riduzione dei materiali ausiliari e della struttura dell'imballaggio, i materiali intercellulari devono svolgere più funzioni. Mentre in passato era comune applicare più strati di materiali per fornire isolamento termico ed elettrico, compressione e protezione antincendio, i nuovi materiali dovranno offrire diverse di queste funzioni. Sebbene possano costare di più singolarmente, potrebbero sostituire molti altri materiali, semplificando la produzione e riducendo il costo complessivo del sistema.
L'involucro della batteria (o vassoio, coperchio, struttura, ecc.) rimarrà sempre un componente chiave del pacco batterie, anche se quest'ultimo si integrerà sempre più nel veicolo. In questo caso, i metalli sono la scelta più comune, con l'acciaio spesso utilizzato per il supporto strutturale e l'alluminio per la sua leggerezza. Il mercato automobilistico vanta una vasta esperienza nella produzione e nell'applicazione di questi materiali. Tuttavia, cresce l'interesse per i componenti in composito o polimerici al fine di ridurre il peso, creare geometrie più specifiche e offrire funzionalità aggiuntive. IDTechEx stima che un involucro in materiale composito, senza apportare modifiche strutturali, potrebbe aumentare la densità energetica di una batteria fino al 7% (ulteriori miglioramenti sono possibili con progetti personalizzati). Sebbene questa cifra possa sembrare esigua, poiché i vantaggi in termini di densità energetica iniziano a diminuire, anche una piccola variazione diventa significativa.
Gli involucri delle batterie in materiale composito stanno diventando sempre più comuni, come dimostrano esempi quali la Mustang Mach-E e il Ford F-150 Lightning. Certamente, ci sono delle sfide da affrontare, come la schermatura dalle interferenze elettromagnetiche, la resistenza al fuoco e il superamento della dipendenza dai metalli. Tuttavia, tutte queste problematiche sono gestibili e IDTechEx prevede una crescita di 19 volte nell'utilizzo di materiali compositi/polimerici per gli involucri. Un involucro per batterie interamente in polimero è possibile, sebbene forse ambizioso nel mercato odierno, ma la sostituzione di singole parti della struttura del pacco batterie con polimeri ignifughi rappresenta senza dubbio un'ottima opportunità per i fornitori nel mercato dei veicoli elettrici.
IDTechEx ha recentemente pubblicato un nuovo rapporto, "Materiali per celle e pacchi batteria per veicoli elettrici 2023-2033", che analizza la domanda storica e futura di materiali, prendendo in considerazione 16 categorie di materiali all'interno delle celle e 11 per l'imballaggio.
