Il magnesio costa meno, è più abbondante e potenzialmente più sicuro del litio, ma restano ostacoli pratici prima che le batterie al magnesio si diffondano nei veicoli elettrici.
Negli ultimi anni il litio è emerso come uno dei metalli più cruciali per la transizione globale verso l’elettrico.
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Il motivo principale è il suo ampio impiego nei veicoli elettrici (EV), attraverso le batterie agli ioni di litio. Queste offrono un’elevata densità energetica, una struttura leggera e capacità di ricarica rapida, oltre a una lunga durata dei cicli, che sostiene l’autonomia e le prestazioni richieste dalla mobilità moderna.
Il litio è quindi diventato centrale per consentire progressi diffusi e concreti nell’elettrificazione del settore automobilistico.
Tuttavia, questo metallo deve ancora affrontare importanti sfide strutturali di lungo periodo sul fronte dell’offerta, il che ha spinto diversi produttori di EV a valutare alternative come il manganese e il magnesio.
Perché il magnesio?
Il magnesio, un altro metallo critico per i veicoli elettrici e le batterie per l’accumulo di energia, potrebbe diventare una valida alternativa al litio negli EV.
È più economico, abbondante in tutto il mondo e può immagazzinare più energia. È inoltre considerato più sicuro del litio, perché non forma le punte affilate note come dendriti, che a volte provocano cortocircuiti o incendi nelle batterie al litio.
Una batteria al magnesio può anche contenere più energia in uno spazio più ridotto, con potenziali benefici significativi in termini di ingombro ed efficienza per i costruttori di EV che puntano a veicoli più compatti.
È inoltre uno degli elementi più comuni sia nell’acqua di mare sia nel sottosuolo, fattore che potrebbe aiutare i produttori ad aggirare in futuro le possibili strozzature dell’offerta di litio.
Gli ioni di magnesio portano inoltre una carica doppia rispetto a quelli di litio, pari a +2, il che può sostenere una maggiore capacità volumetrica e consentire sistemi di accumulo energetico più compatti e densi, sia per gli EV sia per altri dispositivi.
La Cina produce la stragrande maggioranza del magnesio mondiale e dovrebbe arrivare a coprire tra l’87% e il 95% del magnesio primario nel 2025, pari a circa 830.000–950.000 tonnellate metriche, secondo (fonte in inglese) Elements di Visual Capitalist.
Questa produzione deriva soprattutto dagli ampi giacimenti di dolomite, con le riserve di magnesio più grandi situate nella provincia di Liaoning.
Il secondo produttore di magnesio è Israele, che estrae il metallo principalmente dal Mar Morto. Russia e Brasile sono altri grandi produttori, con importanti giacimenti di magnesio concentrati rispettivamente a Satka e a Brumado.
Il manganese sta emergendo anch’esso come complemento alle batterie al litio, più che come sostituto completo. Le batterie al manganese hanno infatti una densità energetica molto più bassa, non sopportano facilmente centinaia di cicli di ricarica e forniscono una tensione inferiore.
Per questo funzionano bene come supporto ai sistemi al litio in configurazioni ibride, ma non reggono richieste di potenza elevate.
Perché le forniture di litio sono instabili
Una delle principali criticità dell’offerta di litio sono i tempi molto lunghi di sviluppo dei progetti. Aprire una nuova miniera di litio richiede in media da 16 a 18 anni, dalla scoperta iniziale all’avvio della produzione, secondo alcune stime (fonte in inglese). Ciò è dovuto soprattutto a regole di autorizzazione complesse, ai diritti di esplorazione e a difficoltà di finanziamento in molte aree del mondo.
L’estrazione da rocce dure produce inoltre grandi quantità di scarti, mentre il pompaggio di salamoie consuma enormi volumi di acqua nelle regioni aride dove il litio è di solito presente. Questo aumenta anche l’attenzione e le contestazioni da parte delle comunità locali e dei gruppi ambientalisti.
Allo stesso tempo, il recente crollo dei prezzi del litio, dopo una fase di eccesso di offerta, ha spinto molti operatori a ridurre gli investimenti minerari e i budget per l’esplorazione. Ciò mette a rischio in modo significativo la pipeline della futura produzione e, con essa, la transizione verde globale.
La maggior parte del litio si concentra in Australia e nel cosiddetto "Triangolo del litio" in Sud America, mentre la Cina controlla una quota rilevante della capacità di raffinazione necessaria a produrre materiale di qualità per batterie.
Batterie al magnesio?
Attualmente la maggior parte delle batterie al magnesio è ancora in fase di test, in progetti portati avanti da realtà come l’Università di Waterloo.
Tuttavia diversi grandi costruttori stanno sviluppando e sperimentando sempre più soluzioni ricche di magnesio o a base di manganese, come le celle Lithium Manganese-Rich, le LMFP o chimiche al magnesio pensate per il lungo periodo.
MG (SAIC Motor) ha introdotto di recente una nuova tecnologia di batterie semi-solide al litio-manganese-ossido (LMO) chiamata SolidCore su modelli come la MG4 EV Urban, il cui arrivo sui mercati del Regno Unito e dell’Europa è previsto entro la fine del 2026.
General Motors e LG Energy Solution puntano attualmente a un lancio commerciale nel 2028 per celle avanzate al litio ad alto contenuto di manganese (LMR). L’obiettivo è utilizzare l’elevata presenza di manganese per ridurre i costi e aumentare la densità energetica dei futuri pick-up e SUV elettrici.
Anche Toyota ha finanziato programmi di ricerca dedicati di lungo periodo per sostituire la chimica standard al litio con alternative al magnesio ad alta capacità. Resta però incerto quando questi sistemi potrebbero arrivare su veicoli di serie, perché i ricercatori attendono ancora progressi sulla stabilizzazione degli elettroliti.
Great Wall Motor utilizza inoltre tecnologie di pressofusione semisolida di magnesio per ridurre il peso dei componenti, mentre Tesla ha integrato componenti selezionati in lega di magnesio nei modelli Model 3 e Model Y.
Perché le batterie al magnesio non sono ancora diffuse
Sebbene le batterie al magnesio stiano suscitando più interesse come possibili alternative al litio, restano ancora ostacoli significativi prima che possano essere adottate su larga scala.
Uno dei maggiori limiti del magnesio è il lento movimento degli ioni: le particelle di magnesio si spostano più lentamente all’interno dei materiali della batteria.
Questo si traduce in tempi di ricarica molto lunghi e in una potenza ridotta durante le forti accelerazioni, oltre a prestazioni scarse alle basse temperature. Tutti fattori che rendono più difficile per le batterie al magnesio competere con i sistemi al litio per ricarica rapida e potenze elevate nei veicoli elettrici.
È inoltre complesso trovare un elettrolita liquido o solido che permetta al magnesio di muoversi facilmente senza deteriorarsi: gli elettroliti che riescono a trasportare gli ioni di magnesio in modo efficiente finiscono per corrodere i componenti interni della batteria.
Allo stesso modo, identificare un materiale di catodo che resista all’inserimento e alla rimozione degli ioni di magnesio senza degradarsi si sta rivelando estremamente difficile.