Mercedes EQS con batteria allo stato solido sfonda il muro dei 1000 km

Mercedes ha iniziato i test su strada di un prototipo della Mercedes EQS equipaggiato con batteria allo stato solido. Febbraio 2025 potrebbe essere ricordato come il mese in cui la tecnologia delle batterie allo stato solido è uscita definitivamente dai laboratori per affrontare l’asfalto, spostando l’orizzonte di ciò che consideriamo possibile nella mobilità elettrica.

Le batterie allo stato solido sono state a lungo considerate il Santo Graal dell’elettrificazione: promesse di densità energetiche superiori, maggiore sicurezza e ricariche più veloci hanno alimentato l’immaginazione di ingegneri e appassionati. Ma fino ad ora, queste promesse erano rimaste confinate nei laboratori di ricerca e sviluppo, oggetto di annunci entusiastici ma sempre accompagnati da tempistiche vaghe e incerte.

La vera svolta si concretizza nei numeri: il prototipo della berlina completamente elettrica, dotato di batteria allo stato solido al litio-metallo, vanta un’autonomia di oltre 1000 km con una singola carica. Per contestualizzare l’importanza di questo traguardo, basti pensare che l’attuale EQS 450+ offre “solo” 800 km di autonomia con la sua batteria convenzionale da 118 kWh.

Stiamo assistendo a un cambiamento fondamentale: l’autonomia, da sempre considerata il tallone d’Achille dei veicoli elettrici, potrebbe presto diventare uno dei loro punti di forza. La barriera psicologica dei 1000 km ha un valore simbolico profondo, paragonabile alla rottura del muro del suono nell’aviazione.

Supera ampiamente l’autonomia tipica di molti veicoli a combustione interna e potrebbe eliminare definitivamente la “range anxiety”, quella preoccupazione per l’autonomia che ancora frena molti potenziali acquirenti.

Dalla Formula 1 alla strada: una tecnologia in evoluzione

La collaborazione tra Mercedes e Mercedes-AMG High Performance Powertrains (HPP) non è casuale: fondata originariamente come Ilmor Engineering nel 1984, dal 1995 la divisione con sede a Brixworth, nel Regno Unito, ha progettato e sviluppato tutti i motori di Formula 1 che hanno portato il marchio della stella a tre punte.

L’intervento di HPP nel progetto delle batterie allo stato solido testimonia l’importanza di un approccio multidisciplinare. La divisione Formula 1, con il suo team di oltre 1000 professionisti altamente specializzati, ha portato nel progetto non solo conoscenze tecniche avanzate ma anche metodologie di sviluppo accelerato tipiche del mondo delle competizioni, dove le innovazioni devono passare rapidamente dal concetto all’implementazione in pista.

In questa equazione, Factorial Energy gioca un ruolo complementare e fondamentale. L’azienda statunitense, specializzata nella tecnologia delle batterie allo stato solido, ha sviluppato una piattaforma proprietaria denominata FEST (Factorial Electrolyte System Technology).

Il valore aggiunto di Factorial risiede nella capacità di creare celle con elettrolita solido che possono integrarsi nei processi produttivi esistenti, garantendo scalabilità ed efficienza – un aspetto tutt’altro che scontato quando si parla di tecnologie rivoluzionarie.

La timeline di sviluppo evidenzia la rapidità con cui si sta muovendo il progetto: la collaborazione tra la Stella di Stoccarda e Factorial è iniziata nel 2021, ma i primi campioni di batterie allo stato solido al litio-metallo sono stati consegnati solo nell’estate del 2024.

In pochi mesi, questi componenti sono stati integrati in un prototipo di EQS leggermente modificato, sottoposto a intensi test di laboratorio a Stoccarda alla fine del 2024, per poi passare alle prove su strada a febbraio 2025.

Come funziona una batteria allo stato solido

Le batterie tradizionali agli ioni di litio utilizzano un elettrolita liquido per trasportare gli ioni tra l’anodo e il catodo durante i cicli di carica e scarica. Le batterie allo stato solido, come suggerisce il nome, sostituiscono tale liquido con un materiale solido.

Questo cambiamento apparentemente semplice porta a numerosi vantaggi: l’elettrolita solido è molto più stabile termicamente, riducendo drasticamente il rischio di incendi. Inoltre, consente l’utilizzo di materiali anodici ad alta capacità, come il litio metallico puro, che non potrebbero essere impiegati con elettroliti liquidi.

La sfida principale affrontata dai ricercatori è stata gestire i cambiamenti di volume che avvengono durante i cicli di carica e scarica. Mercedes ha risolto il problema con un innovativo sistema di “supporto flottante” per le celle, dotato di attuatori pneumatici che accompagnano l’espansione e la contrazione dei materiali, preservando l’integrità e la longevità della batteria.

Il risultato finale è una densità energetica potenziale fino a 450 Wh/kg a livello di cella, un valore nettamente superiore rispetto alle batterie convenzionali, che si traduce direttamente in maggiore autonomia a parità di peso e dimensioni.

Un salto quantico nelle prestazioni

Quando parliamo di veicoli elettrici, i numeri relativi all’autonomia non sono semplici statistiche, ma indicatori fondamentali di usabilità quotidiana. Il confronto tra il prototipo della Mercedes EQS con batteria allo stato solido e l’attuale ammiraglia elettrica di Mercedes racconta una storia di progresso impressionante: da un lato, la EQS 450+ con la sua batteria convenzionale da 118 kWh che garantisce già un’autonomia notevole di oltre 800 km secondo il ciclo WLTP; dall’altro, il prototipo equipaggiato con la nuova tecnologia che supera la soglia psicologica dei 1000 km con una sola ricarica.

Questo incremento del 25% dell’autonomia non è stato ottenuto semplicemente aumentando le dimensioni della batteria, ma grazie a un radicale miglioramento dell’efficienza energetica del sistema.

Al centro di questa rivoluzione troviamo la densità energetica superiore, misurata in wattora per chilogrammo (Wh/kg). Il valore di 450 Wh/kg raggiunto a livello di cella rappresenta un avanzamento sostanziale rispetto alle batterie agli ioni di litio convenzionali, che tipicamente si attestano tra i 250 e i 300 Wh/kg.

Per comprendere cosa significhi in termini pratici, possiamo fare un paragone immediato: a parità di peso, una batteria con questa densità energetica può immagazzinare circa il 50% di energia in più.

Oppure, guardando la questione da un’altra prospettiva, per ottenere la stessa capacità energetica, la batteria può pesare un terzo in meno. Nell’ingegneria automobilistica, dove ogni chilogrammo conta, si tratta di un vantaggio competitivo determinante.

I benefici di questa tecnologia si manifestano anche nelle dimensioni fisiche del pacco batterie. Batterie più compatte significano maggiore flessibilità per i progettisti nell’ottimizzazione degli spazi interni del veicolo, con la possibilità di incrementare l’abitabilità o di ridurre l’ingombro complessivo della vettura.

Non va inoltre sottovalutato l’impatto positivo sul comportamento dinamico: un peso inferiore si traduce in minore inerzia, migliore maneggevolezza e riduzione dei consumi energetici, alimentando un circolo virtuoso di efficienza.

Un ulteriore importante vantaggio della tecnologia allo stato solido riguarda la sicurezza. Le batterie convenzionali agli ioni di litio impiegano elettroliti liquidi altamente infiammabili, che in caso di danneggiamento, surriscaldamento o cortocircuito possono innescare reazioni termiche difficili da controllare.

La sostituzione dell’elettrolita liquido con un materiale solido elimina alla radice questa vulnerabilità. L’elettrolita solido è intrinsecamente più stabile a livello termico e chimico, riducendo drasticamente il rischio di incendi o esplosioni.

Va sottolineato inoltre che questa maggiore sicurezza non è stata ottenuta a discapito delle prestazioni. Anzi, il sistema sviluppato da Mercedes integra anche un raffreddamento passivo della batteria, semplificando ulteriormente l’architettura del sistema e contribuendo ad un’efficienza energetica ancora maggiore.

Il guadagno in termini di sicurezza, peso, dimensioni e performance rappresenta quindi un autentico salto qualitativo rispetto alla tecnologia attuale, ponendo le basi per una nuova generazione di veicoli elettrici senza compromessi.

Implicazioni per il futuro della mobilità elettrica

L’avvento delle batterie allo stato solido rappresenta potenzialmente un punto di svolta nella storia della mobilità elettrica, con implicazioni che vanno ben oltre il semplice miglioramento delle specifiche tecniche.

La questione dell’autonomia limitata, comunemente nota come “range anxiety”, ha rappresentato per anni uno dei principali ostacoli psicologici all’adozione di massa dei veicoli elettrici. Un’auto capace di percorrere oltre 1000 km con una singola carica cambia radicalmente questa percezione, posizionando per la prima volta i veicoli elettrici in una condizione di vantaggio rispetto a quelli con motore a combustione interna.

Il superamento di questa barriera psicologica potrebbe trasformare il dialogo pubblico attorno alla mobilità elettrica. Fino ad oggi, l’autonomia è stata considerata il tallone d’Achille delle auto elettriche, costringendo i produttori a continui compromessi tra capacità delle batterie, peso del veicolo e costi.

Per quanto riguarda le tempistiche di commercializzazione, è importante mantenere aspettative realistiche. Sebbene i test su strada rappresentino un passaggio fondamentale dalla ricerca alla produzione, il percorso verso l’industrializzazione richiede ancora numerosi passaggi.

Gli analisti del settore prevedono che le prime applicazioni commerciali delle batterie allo stato solido potrebbero arrivare sul mercato tra il 2027 e il 2028, inizialmente su modelli premium e in volumi limitati. La produzione di massa a costi competitivi potrebbe richiedere ulteriori 2-3 anni, posizionando l’adozione generalizzata di questa tecnologia all’inizio del decennio 2030-2040.

La Stella a tre punte non è l’unica azienda a investire nella tecnologia delle batterie allo stato solido. Toyota, attraverso la sua partnership con Panasonic, ha avviato un programma di sviluppo ambizioso, puntando a introdurre veicoli con questa tecnologia entro la fine del decennio.

Volkswagen ha investito significativamente in QuantumScape mentre BMW collabora con Solid Power. Anche Stellantis ha annunciato un accordo con Factorial Energy per lo sviluppo di batterie allo stato solido, con particolare attenzione al suo marchio Dodge.

Ciò che distingue l’approccio di Mercedes è la scelta di testare la tecnologia su un veicolo di produzione esistente, dimostrando un livello di maturità industriale potenzialmente superiore rispetto ai concorrenti.

Le proiezioni attuali prevedono che i veicoli elettrici rappresenteranno circa il 40/45% delle vendite globali di auto entro il 2030. L’introduzione di batterie allo stato solido con performance significativamente superiori potrebbe spingere questa percentuale verso il 60/70%.

Oltre l’autonomia: la mobilità elettrica di nuova generazione

L’impatto rivoluzionario delle batterie allo stato solido va ben oltre il semplice incremento dell’autonomia. Uno degli aspetti più rilevanti dal punto di vista ambientale è la significativa riduzione dei materiali necessari per ottenere le stesse prestazioni.

La densità energetica maggiore si traduce direttamente in un minor fabbisogno di materie prime per ogni kilowattora di capacità. Considerando che l’estrazione di minerali come litio, cobalto e nichel rappresenta una delle principali criticità ecologiche dei veicoli elettrici attuali, la possibilità di ridurre i volumi necessari del 25/30% costituisce un miglioramento sostanziale nell’impronta ecologica complessiva.

Non va sottovalutato anche l’impatto positivo sul ciclo di vita della batteria. I test preliminari suggeriscono che la tecnologia allo stato solido potrebbe offrire una degradazione più lenta nel tempo, estendendo la vita utile delle batterie ben oltre gli attuali standard.

Batterie più longeve significano meno sostituzioni, minor necessità di riciclaggio e un costo ambientale ammortizzato su un periodo più lungo. Inoltre, la maggiore stabilità chimica dei componenti potrebbe rendere il processo di riciclaggio stesso più efficiente e meno energivoro, chiudendo virtuosamente il ciclo dei materiali.

Sul fronte economico, le prospettive sono altrettanto promettenti, sebbene con tempistiche differenziate. Nel breve periodo, è inevitabile che i primi veicoli equipaggiati con batterie allo stato solido avranno un prezzo premium, riflettendo gli elevati costi di ricerca e sviluppo e le iniziali inefficienze produttive.

La vera rivoluzione economica si manifesterà nel medio-lungo termine, quando la scalabilità industriale permetterà di ridurre drasticamente i costi unitari. Le stime più accreditate suggeriscono che entro il 2030-2032 il costo per kilowattora delle batterie allo stato solido potrebbe scendere sotto i 75 dollari, rispetto agli attuali 130-150 dollari delle batterie agli ioni di litio più avanzate.

L’avvento delle batterie allo stato solido richiederà anche un ripensamento degli standard di ricarica. Le attuali infrastrutture di ricarica rapida, tipicamente limitate a potenze di 250-350 kW, potrebbero risultare sottodimensionate per sfruttare appieno le caratteristiche delle nuove batterie.

La maggiore stabilità termica dell’elettrolita solido permette teoricamente di accettare potenze di ricarica significativamente superiori senza rischi per la sicurezza o la longevità. Mercedes e altri costruttori stanno già dialogando con i principali fornitori di infrastrutture di ricarica per sviluppare standard di nuova generazione, potenzialmente capaci di superare la soglia dei 500 kW, permettendo di ricaricare centinaia di chilometri di autonomia in pochi minuti.

La visione di Mercedes per l’ecosistema elettrico del futuro va oltre il singolo veicolo e abbraccia un approccio integrato. Come sottolineato dal CTO Markus Schäfer, l’impegno dell’azienda verso l’innovazione e la sostenibilità rappresenta il filo conduttore di una strategia più ampia. Il veicolo elettrico viene concepito come un nodo intelligente all’interno di una rete energetica distribuita, capace non solo di consumare energia ma anche di immagazzinarla e restituirla alla rete quando necessario.

La maggiore capacità e stabilità delle batterie allo stato solido rafforza ulteriormente le potenzialità delle tecnologie Vehicle-to-Grid (V2G) e Vehicle-to-Home (V2H), trasformando le flotte di veicoli elettrici in giganteschi sistemi di accumulo distribuito.

In questa visione, una EQS con autonomia di 1000 km non rappresenta solo un mezzo di trasporto, ma una riserva energetica mobile con capacità sufficiente per alimentare un’abitazione media per diversi giorni, contribuendo alla stabilizzazione della rete elettrica e all’integrazione delle fonti rinnovabili intermittenti.