Pure Lithium, startup di batterie con sede a Chicago, sta lavorando a una tecnologia potenzialmente dirompente che, secondo l’azienda, sarebbe più economica e con una densità energetica superiore rispetto alle soluzioni oggi disponibili, facendo inoltre affidamento su una filiera nordamericana.
Non si tratta di una batteria allo stato solido, né di una batteria con anodo al silicio. È invece una batteria al litio-ferro-fosfato (LFP) priva della grafite tradizionalmente utilizzata nei pacchi agli ioni di litio.
La startup afferma di aver raggiunto un risultato importante la scorsa settimana, con la sua batteria al litio metallico arrivata a 9.315 cicli di carica e scarica. Si tratta di un valore oltre tre volte superiore alla vita ciclica di una batteria agli ioni di litio convenzionale e, secondo Pure Lithium, senza precedenti: “Per quanto a conoscenza della Società, nessun’altra batteria al litio metallico in fase di sviluppo ha ottenuto risultati simili in condizioni di test equivalenti”.
Una batteria LFP senza grafite
La grande maggioranza delle batterie agli ioni di litio attuali dipende fortemente dalle filiere cinesi. Ora, in Nord America, c’è una spinta non solo per ridurre questa dipendenza, ma anche per far progredire la tecnologia agli ioni di litio, così da consentire alle auto elettriche di percorrere più strada, ricaricare più rapidamente e durare più a lungo. Pure Lithium sostiene di aver eliminato l’anodo in grafite, materiale costoso e con un’estrazione ad alto impatto ambientale.
Batteria LFP a ricarica rapida CATL Shenxing
“Pesa la metà e ha il doppio della densità energetica della batteria che utilizziamo tutti oggi”, ha dichiarato la CEO Emilie Bodoin in un’intervista a Bloomberg. Secondo Bodoin, una delle ragioni principali è proprio l’eliminazione della grafite. La batteria, però, non è ancora sul mercato: Pure Lithium sta realizzando una linea pilota a Chicago e cerca partner per aiutare a commercializzare la tecnologia, ha spiegato la CEO.
Perché eliminare la grafite
Oltre il 90% della grafite mondiale viene lavorato in Cina. La grafite aggiunge inoltre peso e occupa spazio prezioso all’interno della cella. Non partecipa attivamente alla reazione elettrochimica della batteria: secondo la startup, agisce principalmente come materiale ospite, permettendo agli ioni di litio di essere immagazzinati e rilasciati durante carica e scarica. L’idea di Pure Lithium è quindi eliminare la grafite, liberare spazio nella cella e utilizzare quel volume per una maggiore quantità di materiale energetico effettivamente sfruttabile.
Per il catodo, Pure Lithium utilizza la chimica LFP, che storicamente è stata a sua volta molto dipendente dalle filiere cinesi, ma che ora sta lentamente diventando più localizzata negli Stati Uniti. Ciò significa che la sua batteria LFP al litio metallico elimina la necessità di diversi materiali costosi e problematici dal punto di vista ambientale, tra cui nichel, manganese, cobalto e grafite. Sebbene le chimiche ricche di nichel offrano certamente una densità energetica superiore rispetto all’LFP, Pure Lithium sostiene di poter compensare questa differenza liberando spazio sul lato dell’anodo della cella ed eliminando la grafite.
Oltre 9.000 cicli nei test di laboratorio
Gli oltre 9.000 cicli raggiunti in laboratorio sono stati effettuati con velocità di carica e scarica pari a 1C. In termini semplici, significa che la batteria è stata caricata completamente in un’ora e poi scaricata completamente in un’ora, ripetutamente, per oltre 9.000 cicli. È una prova molto severa per la cella, che ne mette alla prova i limiti. Nell’uso reale, le batterie raramente vengono sottoposte a stress così estremi.
La batteria di Pure Lithium ha perso pochissima capacità nel corso di migliaia di cicli, ma una pausa di quattro mesi durante l’esperimento sembra aver aiutato.
Foto di: Pure Lithium
Una batteria agli ioni di litio commerciale di solito mostra un degrado evidente nel corso della sua vita utile. Questa cella testata in laboratorio, invece, ha evidenziato variazioni minime. L’azienda ha condiviso un grafico in cui la batteria conserva quasi tutta la propria capacità di scarica dopo 9.000 cicli. Il test, però, non è stato continuo: la società lo ha sospeso intorno ai 6.000 cicli durante il trasferimento della sede da Boston a Chicago, lasciando la batteria a riposo a temperatura ambiente per quattro mesi. Alla ripresa dei test, la batteria ha mostrato una ritenzione di capacità persino migliore rispetto al momento della pausa.
L’azienda ha inoltre precisato che “le maggiori fluttuazioni nella prima parte dei cicli erano dovute alla mancanza di controllo della temperatura e a diversi blackout nel laboratorio 1.0 di Pure Lithium a Boston”.
In un precedente test del gennaio 2025, Pure Lithium aveva dichiarato che la sua batteria aveva mantenuto oltre l’80% della capacità dopo 2.200 cicli con un analogo tasso di carica e scarica a 1C. La cella più recente sembra quindi ancora più robusta. Non è inoltre chiaro quale fosse la densità energetica della specifica cella utilizzata per il test da 9.315 cicli. Pure Lithium afferma che la batteria Gen 1 ha una densità energetica di 300 Wh/kg, mentre la Gen 2 dovrebbe arrivare a 425 Wh/kg.
“Tutti i costruttori conoscono molto bene [la tecnologia al litio metallico]”, ha detto Bodoin, riferendosi alle oltre 40 aziende con cui la startup è attualmente in trattativa per scalare la propria tecnologia. “Quello che abbiamo fatto è renderla a basso costo, e abbiamo un metodo molto valido per produrre il nostro anodo in litio, un intero componente della batteria in un solo passaggio grazie a questa magia chiamata elettrodeposizione”.
La batteria può essere priva di grafite, ma non è priva di anodo. La startup utilizza infatti un processo chiamato elettrodeposizione per creare l’anodo in litio metallico. In sostanza, il litio metallico viene depositato direttamente su un collettore di corrente in rame fino a raggiungere lo spessore desiderato, creando l’anodo come parte del processo produttivo, secondo quanto riportato in precedenza da S&P Global.
La corsa alle batterie del dopo ioni di litio
I produttori di batterie di tutto il mondo stanno ora sperimentando ogni tipo di chimica, sia per rendere le filiere più regionali sia per migliorare la tecnologia di base. Diverse aziende lavorano su anodi al silicio o in grafite sintetica, mentre varie startup statunitensi cercano di ridurre la dipendenza del Nord America dalla Cina con le proprie versioni di batterie al litio metallico.
Le startup americane Factorial, Solid Power e QuantumScape stanno lavorando anch’esse su batterie al litio metallico prive di grafite. I loro approcci, però, sono diversi da quello di Pure Lithium. Factorial e QuantumScape puntano su elettroliti allo stato solido o semi-solido, mentre Solid Power sta sviluppando sia tecnologie con anodo al silicio sia al litio metallico intorno al proprio elettrolita solido a base di solfuri. Pure Lithium, invece, utilizza un elettrolita liquido e concentra gran parte dell’attenzione sul modo in cui viene prodotto l’anodo in litio metallico.
In altre parole, oggi sono diverse le scommesse su ciò che verrà dopo l’attuale batteria convenzionale agli ioni di litio. Solo il tempo dirà quale di questi approcci riuscirà davvero a uscire dal laboratorio, arrivare alla produzione di massa e, potenzialmente, cambiare le regole del gioco.
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