Lo sviluppo dell’auto elettrica e la sua diffusione sul mercato crescono a velocità inarrestabile. Di conseguenza anche le tecnologie legate alle varie componenti che la costituiscono corrono e migliorano a velocità altrettanto elevata. Vista la sempre maggiore domanda di auto elettriche da parte del mercato, quindi, oggi per essere competitivi i costruttori devono cercare di essere quanto più indipendenti possibile. È proprio per questo motivo che sempre più produttori, dopo essersi affidati per anni ad aziende esterne per la produzione delle batterie, stanno oggi lavorando per cominciare a produrre in autonomia gli accumulatori all’interno di Gigafactory appositamente sviluppate. Vediamo allora insieme come funziona una Gigafactory e quali sono i processi necessari per la realizzazione di una batteria agli ioni di litio.
Ambienti asettici
Le Gigafactory si differenziano dalle normali fabbriche alle quali siamo ormai abituati non soltanto per le loro dimensioni, ma anche e soprattutto per la loro struttura. Una volta dentro, infatti, ci si trova in ambienti spesso più simili a quelli di una sala operatoria piuttosto che ad una fabbrica di componenti per automobili. Qui tutto si svolge con un elevato livello di automazione in ambienti supercontrollati con operazioni sottovuoto per non correre il rischio di rovinare le materie prime con impurità esterne che potrebbero andare ad inficiare sull’integrità chimica degli elementi.
Si parte da catodo e anodo
La prima fase nella realizzazione delle batterie agli ioni di litio è quella di produzione dei due elettrodi, ovvero il catodo e l’anodo. Si parte quindi dallo slurry, una soluzione viscosa in cui materiali conduttori, materiali attivi e leganti polimerici in polvere sono disciolti in un liquido acquoso. Questo viene disposto in strati sottili e poi essiccato per poi essere rivestito con fogli di alluminio e rame. A questo punto si lascia evaporare la parte liquida dello slurry per poi procedere alla calandratura. Questo particolare processo consiste nel passare i fogli rivestiti in appositi rulli che li pressano e li stabilizzano. Ora i due poli della batteria, quello positivo e quello negativo, sono pronti e possono essere tagliati delle dimensioni desiderate per dare forma alle celle delle batterie.
Si passa all’elettrolita liquido
A questo punto si passa a realizzare la tipica struttura a strati della batteria posizionando gli elettrodi tagliati l’uno sull’altro. I vari strati vengono poi fissati attraversi il separatore, ovvero un materiale inattivo che oltre a dividere catodo e anodo è anche chiamato ad assorbire l’elettrolita liquido e distribuirlo in maniera omogenea tra i due poli. L’elettrolita è di fatto quello che rende possibile il funzionamento della batteria, poiché è il materiale che consente lo scambio di elettroni tra catodo e anodo.
Rodaggio finale
L’ultimo passaggio nella fase di produzione delle batterie agli ioni di litio è rappresentato dall’attivazione e il rodaggio. Le celle appena realizzate vengono così portate in un’apposite stanza all’interno della Gigafactory, all’interno delle quali vengono sottoposte a cicli di carica e scarica a basso voltaggio che permette ai vari materiali di stabilizzarsi. Al termine di questo processo la cella viene sigillata ed è pronta ad essere unita ad altre celle uguali per andare così a formare un modulo da montare su una nuova auto elettrica.