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Scoperto metodo per rendere riciclabili le batterie al litio allo stato solido

Le batterie al litio ricaricabili allo stato solido sono una tecnologia emergente che un giorno potrebbe alimentare telefoni cellulari e computer portatili per giorni con una sola carica. Offrendo una densità energetica significativamente maggiore, sono un’alternativa più sicura alle infiammabili batterie agli ioni di litio attualmente utilizzate nell’elettronica di consumo, ma non sono rispettose dell’ambiente. Gli attuali metodi di riciclaggio si concentrano sul recupero limitato dei metalli contenuti nei catodi, mentre tutto il resto va sprecato.

Un team di ricercatori della Penn State potrebbe aver risolto questo problema. Guidato da Enrique Gomez, professore di ingegneria chimica presso il Penn State College of Engineering, il gruppo ha riconfigurato il design di queste batterie al litio allo stato solido in modo che tutti i loro componenti possano essere facilmente riciclati. I risultati sono stati pubblicati su ACS Energy Letters. “Con l’aumento della necessità di batterie ricaricabili, dobbiamo pensare alla fine del ciclo di vita di questa tecnologia”, spiega Gomez. “Speriamo che il nostro lavoro metta in luce le possibilità di riciclaggio delle batterie allo stato solido, con l’aiuto di alcuni elementi chiave di progettazione”.

Tradizionalmente, quasi tutti i componenti della batteria vanno sprecati perché si mescolano durante il processo di riciclaggio, formando una “massa nera” che rende difficile separarli. Il sistema individuato dal team ha consentito di dividere tutti gli elementi e di realizzare un composito con i metalli e gli elettrodi recuperati utilizzando la sinterizzazione a freddo. Dopo averne testato le prestazioni, hanno scoperto che la batteria ricostruita ha raggiunto tra il 92,5% e il 93,8% della sua capacità di scarica originale.

“Sebbene la commercializzazione delle batterie al litio completamente allo stato solido sia ancora in fase iniziale, il nostro lavoro fornisce importanti spunti e idee per la progettazione di versioni riciclabili di queste batterie”, dicono gli autori. “Anche se non siamo ancora arrivati a questo punto, l’obiettivo a lungo termine è quello di applicare questa innovazione a batterie più grandi che potrebbero essere utilizzate in dispositivi come telefoni cellulari e computer portatili, una volta che la tecnologia allo stato solido diventerà più diffusa”.

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Pnrr, aperto sportello domande Net zero, rinnovabili e batterie

Il ministero delle Imprese e del Made in Italy ha stabilito le modalità di accesso ai fondi disponibili nell’ambito del Pnrr, specificatamente per la Missione 1, Componente 2, Investimento 7 volto a supportare il sistema di produzione nella transizione ecologica e nelle tecnologie a zero emissioni nette.

“I contratti di sviluppo devono riguardare programmi di sviluppo industriale o programmi di sviluppo per la tutela ambientale euro – spiega Gianluca Buselli, consigliere d’amministrazione della Cassa di previdenza dei ragionieri e degli esperti contabili – ma anche progetti di investimento che possano includere anche progetti di ricerca, sviluppo e innovazione connessi e funzionali tra loro”.

Lo sportello è aperto a nuove domande di contratto di sviluppo e a domande di contratto di sviluppo già presentate ad Invitalia e sospese per carenza di risorse finanziarie.

I dispositivi ammissibili comprendono batterie, pannelli solari, turbine eoliche, pompe di calore, elettrolizzatori, dispositivi per la cattura e lo stoccaggio del carbonio (CCUS)

Le domande possono essere presentate ad Invitalia secondo le modalità e i modelli disponibili sul sito www.invitalia.it.

Invitalia avvierà le attività istruttorie in ordine cronologico, accertando la sussistenza delle condizioni previste per il sostegno finanziario del Pnrr.

“L’Agenzia verificherà il rispetto del divieto del doppio finanziamento ai sensi dell’art.9 del Reg. (UE) 2021/241 – conclude Buselli – ed il rispetto del principio DNSH e degli orientamenti tecnici della Commissione europea di cui alla comunicazione 2021/C58/01”.

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Auto, Pagliuca (Cnpr): Pubblicato decreto Mase su stazioni ricarica

E’ stato pubblicato in Gazzetta Ufficiale il decreto del Ministero dell’Ambiente e della Sicurezza Energetica che stabilisce i criteri e le modalità per concedere benefici a fondo perduto per la realizzazione di stazioni di ricarica veloci per veicoli elettrici nei centri urbani come previsto dal Pnrr.
“Sono ammissibili le spese sostenute per l’acquisto e l’installazione di stazioni di ricarica – spiega Luigi Pagliuca, presidente della Cassa dei ragionieri e degli esperti contabili – i costi di connessione alla rete elettrica, le spese di progettazione e autorizzazione, entro certi limiti”. Le agevolazioni consistono in un contributo a fondo perduto fino al 40% delle spese ammissibili, con limiti di finanziamento per ciascun beneficiario e non sono cumulabili con altri incentivi pubblici.
“Le risorse verranno assegnate tramite procedure di selezione nel biennio 2023-2024. I beneficiari – conclude Pagliuca – dovranno garantire l’entrata in funzione delle stazioni di ricarica entro i termini stabiliti negli Avvisi pubblici”.

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Economica e sostenibile: nasce la batteria per i Paesi a basso reddito

Una batteria fatta di zinco e lignina che può essere utilizzata più di 8000 volte. È stata sviluppata dai ricercatori dell’Università di Linköping, in Svezia, con l’obiettivo di fornire una soluzione economica e sostenibile per i Paesi in cui l’accesso all’elettricità è limitato. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Energy & Environmental Materials.

“I pannelli solari sono diventati relativamente economici e molte persone nei Paesi a basso reddito li hanno adottati. Tuttavia, in prossimità dell’equatore, il sole tramonta intorno alle 18, lasciando famiglie e aziende senza elettricità. La speranza è che questa tecnologia di batterie, anche se con prestazioni inferiori rispetto a quelle agli ioni di litio, possa offrire una soluzione a queste situazioni”, afferma Reverant Crispin, professore di elettronica organica all’Università di Linköping.

Il suo gruppo di ricerca presso il laboratorio di elettronica organica, insieme ai ricercatori dell’Università di Karlstad e di Chalmers, ha sviluppato una batteria basata su zinco e lignina, due materiali economici ed ecologici. In termini di densità energetica è paragonabile alle batterie al piombo, ma senza questa sostanza che è tossica. La batteria è stabile: può essere utilizzata per oltre 8000 cicli mantenendo circa l’80% delle sue prestazioni. Inoltre, mantiene la carica per circa una settimana, molto più a lungo di altre batterie simili a base di zinco che si scaricano in poche ore.

“Sebbene le batterie agli ioni di litio siano utili se gestite correttamente, possono essere esplosive, difficili da riciclare e problematiche in termini ambientali e di diritti umani quando vengono estratti elementi specifici come il cobalto. Pertanto, la nostra batteria sostenibile offre un’alternativa promettente laddove la densità energetica non è fondamentale”, afferma Ziyauddin Khan, ricercatore presso il Laboratory of Organic Electronics della LiU. Sia lo zinco che la lignina sono molto economici, spiega, e la batteria è facilmente riciclabile. E se si calcola il costo per ciclo di utilizzo, “diventa una estremamente economica rispetto alle batterie agli ioni di litio”, aggiunge.
Attualmente quelle sviluppate in laboratorio sono di piccole dimensioni. Tuttavia, i ricercatori ritengono di poter creare batterie di grandi dimensioni, all’incirca quelle di un’automobile, grazie all’abbondanza di lignina e zinco a basso costo. Tuttavia, la produzione di massa richiederebbe il coinvolgimento di un’azienda ed è questo il prossimo passo.

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Auto elettrica

Ansia da autonomia? Arriva la batteria che si ricarica in cinque minuti

Addio ansia da ricarica. Gli ingegneri della Cornell University hanno creato una nuova batteria al litio in grado di caricarsi in meno di cinque minuti – più velocemente di qualsiasi altra batteria di questo tipo presente sul mercato – mantenendo prestazioni stabili per lunghi cicli di carica e scarica. Questa scoperta potrebbe alleviare l'”ansia da autonomia” degli automobilisti che temono che i veicoli elettrici non possano percorrere lunghe distanze senza una lunga ricarica. Una sensazione così diffusa nei Paesi del Nord Europa che in Norvegia ha anche un nome, ‘rekkevideangst’.

“L’autonomia è un ostacolo all’elettrificazione dei trasporti più grande di qualsiasi altro limite, come il costo e la capacità delle batterie, e abbiamo identificato un percorso per eliminarlo utilizzando un design razionale degli elettrodi”, ha dichiarato Lynden Archer, professore di ingegneria e preside del College of Engineering della Cornell, che ha supervisionato il progetto. “Se si riesce a caricare la batteria di un veicolo elettrico in cinque minuti, non è necessario avere una batteria abbastanza grande per un’autonomia di 300 miglia. Ci si può accontentare di meno, il che potrebbe ridurre il costo dei veicoli elettrici, consentendone una più ampia adozione”.

Il lavoro del team, Fast-Charge, Long-Duration Storage in Lithium Batteries, è stato pubblicato su Joule. L’autore principale è Shuo Jin, dottorando in ingegneria chimica e biomolecolare.

Le batterie agli ioni di litio sono tra i mezzi più diffusi per alimentare veicoli elettrici e smartphone. Sono leggere, affidabili e relativamente efficienti dal punto di vista energetico. Tuttavia, richiedono ore per essere caricate e non hanno la capacità di gestire grandi picchi di corrente.

I ricercatori hanno individuato nell’indio un materiale eccezionalmente promettente per le batterie a carica rapida. Si tratta di un metallo morbido, utilizzato soprattutto per produrre rivestimenti per i display touch-screen e i pannelli solari. La nuova tecnologia abbinata alla ricarica a induzione wireless sulle strade, ridurrebbe le dimensioni – e il costo – delle batterie, rendendo il trasporto elettrico un’opzione più praticabile per gli automobilisti.

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A ottobre +10,8% le immatricolazioni di Stellantis in Europa

Nel mese di ottobre Stellantis ha registrato il 10,8% in più di immatricolazioni di auto in Europa rispetto allo stesso mese del 2022. Il gruppo ha immatricolato 180.327 auto nei Paesi Ue+Efta+Regno Unito (a ottobre 2022 erano 162.815). Nei primi 10 mesi del 2023 (gennaio-ottobre) la crescita è stata del 6% rispetto allo stesso periodo dello scorso anno. La quota di mercato sui 10 mesi è del 17,1% rispetto al 18,8% del 2022. Nella sola Unione europea, a ottobre ha immatricolato 157.390 auto, a fronte delle 141.446 dello stesso mese dello scorso anno, con una crescita dell’11,3%. Nei primi 10 mesi dell’anno, il gruppo ha registrato una crescita del 6% rispetto allo stesso periodo del 2022.

Il gruppo ha anche annunciato la firma di un memorandum d’intesa non vincolante con Catl per la fornitura a livello locale di celle e moduli batterie Lfp per l’alimentazione dei veicoli elettrici Stellantis prodotti in Europa. “A ulteriore supporto dell’ambiziosa strategia di elettrificazione di Stellantis – si legge in una nota – le due aziende stanno valutando la possibilità di creare una joint venture con partecipazioni equivalenti”.

Nel documento viene delineata una collaborazione a lungo termine tra Catl e Stellantis su due fronti strategici: l’elaborazione di una tabella di marcia per la tecnologia che supporti i veicoli elettrici a batteria di Stellantis e l’identificazione di possibili opportunità per rafforzare ulteriormente la catena del valore delle batterie. “Questo accordo con Catl sulle batterie Lfp è un ulteriore elemento della nostra strategia di lungo termine per garantire la libertà di movimento della classe media europea”, ha dichiarato Carlos Tavares, Ceo di Stellantis. “Catl – ha aggiunto – è un’azienda leader in questo settore e, tramite i nostri marchi iconici, offriremo ai nostri clienti una tecnologia di batterie innovativa e accessibile, che ci aiuterà a raggiungere il nostro ambizioso obiettivo di azzerare le emissioni nette di carbonio entro il 2038″.

“Siamo molto soddisfatti di poter portare la nostra collaborazione con Stellantis a un nuovo livello. Grazie alla consolidata esperienza di Stellantis nella produzione di automobili e all’avanzata tecnologia delle batterie di Catl, crediamo che questa partnership rappresenti un passo decisivo nel percorso di entrambe le aziende verso gli obiettivi di neutralità delle emissioni di carbonio”, ha dichiarato Robin Zeng, presidente e direttore generale di Catl. “Continueremo a impegnarci per offrire ai nostri partner soluzioni sempre più competitive e sostenibili, al fine di promuovere la transizione energetica globale”.

Grazie alla lunga durata e all’elevata stabilità termica, la tecnologia Lfp consentirà a Stellantis di produrre autovetture, crossover e Suv elettrici durevoli, economici e di alta qualità nei segmenti B e C. Nell’ambito del piano strategico Dare Forward 2030, Stellantis ha annunciato l’obiettivo di raggiungere entro il 2030 il 100% del mix di vendite con veicoli elettrici a batteria (BEV) in Europa e il 50% con autovetture e veicoli commerciali leggeri BEV negli Stati Uniti. Stellantis sta lavorando per diventare un’azienda a zero emissioni nette entro il 2038. L’Azienda sta creando una rete di partnership per garantire una fornitura stabile e a basse emissioni di carbonio di materiali fondamentali per il suo futuro elettrificato.

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Batterie, entra in vigore il regolamento Ue per una catena di valore più sostenibile

“Le batterie sono strategiche per la transizione dell’Ue verso un’economia neutrale dal punto di vista climatico”. Lo scrive la Commissione Europea su X annunciando che dal 17 agosto “il Regolamento sulle batterie garantirà che le batterie siano sicure, circolari e sostenibili durante il loro intero ciclo di vita”. Il via libera definitivo al Regolamento presentato nel 2020 dalla Commissione Ue – sulla base dell’accordo tra i co-legislatori del 9 dicembre 2022 – era arrivato lo scorso 14 giugno dall’Eurocamera e il 10 luglio dal Consiglio dell’Ue.

Il nuovo Regolamento rafforza le norme di sostenibilità per le batterie e ne disciplina l’intero ciclo di vita, dalla produzione al riutilizzo, fino al riciclo dei rifiuti. Sono incluse tutte le batterie e i relativi rifiuti: batterie portatili, industriali, per i veicoli elettrici, per l’avviamento, l’accensione e la fulminazione (utilizzate principalmente per veicoli e macchinari) e per mezzi di trasporto leggeri (biciclette elettriche, monopattini elettrici ed e-scooter).

Al centro della legislazione comunitaria c’è lo sforzo di ridurre gli impatti ambientali e sociali durante l’intero ciclo di vita delle batterie, con regole stringenti per gli operatori che devono verificare l’origine delle materie prime utilizzate per le batterie immesse sul mercato. Per questo motivo sono previsti requisiti di etichettatura e informazione sui componenti e sul contenuto riciclato, anche attraverso un “passaporto della batteria” elettronico (entro il 2026) e un codice QR (entro il 2027).

Per quanto riguarda la raccolta dei rifiuti di batterie portatili da parte dei produttori, è stato stabilito l’obiettivo del 45 per cento entro la fine del 2023, del 63 entro il 2027 e del 73 entro il 2030, con un target specifico per i rifiuti di batterie per mezzi di trasporto leggeri al 51 per cento entro la fine del 2028 e al 61 entro il 2031. Sul piano dei livelli minimi di litio recuperato dai rifiuti di batterie è previsto l’obiettivo del 50 per cento entro la fine del 2027 e dell’80 entro il 2031. Per cobalto, rame, piombo e nichel è invece pari al 90 per cento entro il 2027 e al 95 entro il 2031.

Tra le introduzioni del nuovo Regolamento Ue c’è anche l’obbligo entro il 2027 per cui le batterie portatili incorporate negli apparecchi siano rimovibili e sostituibili dall’utente finale, lasciando agli operatori il tempo sufficiente per adattare la progettazione dei loro prodotti a questo requisito.

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28 Giu Martinelli (Amazon): Obiettivo raggiunto con progetto pilota su Raee e batterie da e-commerce

“Siamo molto orgogliosi di aver potuto realizzare con il ministero dell’Ambiente e della sicurezza energetica e i consorzi questo progetto pilota volto a garantire la raccolta e lo smaltimento dei prodotti Raee e batterie che vengono immessi sul mercato attraverso la vendita di questi prodotti da parte di coloro che utilizzano la nostra vetrina“. Lo dice la Policy and Strategy Director di Amazon Italia, Bianca Martinelli, a GEA, a margine della presentazione dei risultati dell’accordo di programma tra il Mase, Amazon Services Europe Sarl e i consorzi Erp Italia, Erion Weee, Erion Energy per la sperimentazione di un modello di Responsabilità estesa del produttore per gli online marketplace, con specifico riferimento ai alle pile, alle batterie e ai Raee. “L’obiettivo, raggiunto, di questo accordo è garantire che tutti i prodotti immessi sul mercato, venduti attraverso il nostro marketplace, abbiano un sistema di raccolta e di smaltimento corretto – spiega -. Per questo Amazon, con i consorzi e il ministero, attraverso il tavolo tecnico, ha messo a punto un sistema che possa consentire un modello semplificato per la quantificazione dell’immesso sul mercato, la definizione dei contributi per lo smaltimento che devono essere calcolati sulla base dei diversi prodotti immessi sul mercato e, poi, il pagamento ai consorzi per la gestione delle loro attività“.

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Batteria ‘litio-aria’: sarà il futuro della mobilità elettrica?

Lo ha detto anche il Papa a febbraio durante il suo ultimo viaggio in Africa (“Giù le mani dal Congo”) per denunciare lo sfruttamento minerario nel paese. In condizioni umanitarie e ambientali critiche si estrae di tutto: in particolare cobalto, ingrediente fondamentale delle batterie al litio. E così anche il sogno di una mobilità elettrica e sostenibile in Europa finisce per passare da strade molto poco ‘green’. Dalla Repubblica democratica del Congo provengono oltre due terzi del cobalto mondiale, e oltre il 70% viene spedito in Cina per essere lavorato. Inquinamento delle falde acquifere a monte, consumo di idrocarburi a valle.

Ora, se esiste una soluzione, è forse da cercare in un difficile processo di regolamentazione. Ma anche intervenire sulla domanda rappresenterebbe una buona leva. In altre parole: se vogliamo batterie sostenibili da produrre e da smaltire (per automobili, ma non solo), dovremo dire addio a componenti come nichel e cobalto.

Su questo punto siamo indietro, va detto. Ma sempre meno. Uno studio, curato da un gruppo di ricerca internazionale di cui fa parte l’università di Pisa, ha appena individuato a livello ingegneristico e chimico i punti deboli di una delle potenziali alternative alla classica batteria agli ioni di litio: la batteria ‘litio-aria’.

Le litio-aria sono batterie che sfruttano l’ossigeno come elettrodo positivo abbinato a un elettrodo negativo metallico, ed evitano quindi l’impiego di nichel e cobalto. Non sono una novità in sé. Si studiano da tempo, in particolare da quanto, 10 anni fa, la tecnologia è diventata interessante grazie all’individuazione di catalizzatori detti ‘mediatori redox’, rivoluzionando lo scenario. Hanno però un difetto che le esclude ancora dal mercato: la fase di ricarica è infatti troppo lenta.

Da cosa è causata questa inefficienza? È il tema della ricerca pubblicata su ‘Nature Chemistry’ a cui hanno partecipato per l’università di Pisa Marco Lagnoni e Antonio Bertei, rispettivamente ricercatore e professore in ingegneria chimica. In un lavoro durato 3 anni, hanno sviluppato modelli numerici per prevedere le prestazioni energetiche degli elettrodi e simulare il processo di ricarica con mediatori redox.

In particolare i ricercatori hanno osservato che anche per i catalizzatori delle batterie litio-aria la velocità di ricarica è determinata dal potenziale elettrico. “Significa che, per poterli migliorare, è necessario che facciano un percorso reattivo diverso da quello pensato fino ad ora” spiega Antonio Bertei. Inoltre, la ricerca ha evidenziato gli altri fenomeni – oltre al processo chimico all’interno della batteria – che ne rallentano l’efficienza. E che sono quindi da affrontare: “In una visione d’insieme – continua Bertei – dobbiamo considerare, ad esempio, il processo di trasporto della carica elettrica, oppure il trasporto di specie chimiche fra cui l’ossigeno (disciolto in un liquido), tutti fenomeni ugualmente importanti”.

I risultati permetteranno di indirizzare la ricerca verso la creazione di nuove classi di mediatori redox e l’impiego di materiali diversi da quelli utilizzati finora. Non significa che siamo al traguardo (“Non credo che nei prossimi dieci anni vedremo già un prototipo commerciale di batteria litio-aria”, ha precisato Antonio Bertei), ma è un passo importante verso un futuro meno bisognoso di materiali critici per la mobilità elettrica. Anche – perché no – riuscendo a evitare lo stesso litio, altro materiale che porta con sé effetti indesiderati per l’ambiente: “I nostri risultati – conclude Bertei – si applicano a tutte le batterie metallo-aria, dove al posto del litio può essere impiegato il ferro o altri elementi più reperibili”.

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In Francia apre la prima fabbrica di batterie per auto del Paese

La Francia avrà la sua prima fabbrica di batterie per auto elettriche. Apre martedì prossimo, nei pressi di Lens: un evento industriale di rilievo per Parigi, che vuole garantirsi l’indipendenza dal colosso cinese e diventare addirittura esportatrice entro la fine del decennio.

È uno dei cavalli di battaglia di Emmanuel Macron: la reindustrializzazione comporterà la produzione di batterie in Francia e in Europa, in un momento in cui la Cina ha preso un notevole vantaggio in questo campo.

ACC (Automotive Cell Company), una joint venture al 50% tra TotalEnergies, Stellantis (nata dalla fusione di PSA e Fiat-Chrysler) e Mercedes-Benz, è quindi la prima ad aprire la sua “gigafactory” in Francia.

Attualmente in Europa ne sono in funzione solo pochi, ma i progetti sono fiorenti nel Vecchio Continente, dove negli ultimi anni ne sono stati annunciati circa cinquanta.
Nel nord della Francia, un’area emblematica della deindustrializzazione del Paese, quattro impianti dovrebbero entrare in funzione entro la fine del decennio.

Il primo di questi è l’ACC di Billy-Berclau, vicino al sito storico di PSA a Douvrin, che dovrebbe essere seguito da un progetto del gruppo sino-giapponese AESC-Envision a Douai (Nord), che produrrà per Renault dall’inizio del 2025. La start-up Verkor di Grenoble – sostenuta da Renault, Schneider Electric e Arkema – prevede di avviare la produzione nel suo impianto di Dunkerque a partire dalla metà del 2025, sempre per il gruppo Renault. Infine, ProLogium, gruppo taiwanese specializzato in batterie “solide”, ha annunciato a metà maggio il suo insediamento a Dunkerque, con inizio della produzione previsto per la fine del 2026.

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