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Come funziona la batteria di un’auto elettrica, e quanto dura?

10 Gennaio 2023

La batteria di un’auto elettrica è la componente più importante del veicolo, nonché quella più costosa e complessa dal punto di vista del funzionamento. Negli anni sono state sviluppate diverse tecnologie per la produzione di batterie per auto elettriche e, mentre alcune sembrano ormai superate, su altre si sta ancora lavorando per migliorare alcuni aspetti chiave, come durata, potenza e sostenibilità dei materiali.
Infatti, risolvere il problema della reperibilità delle materie prime e del loro smaltimento è prioritario per raggiungere l’obiettivo di una mobilità più sostenibile.

Come funziona la batteria dell’auto elettrica?

La batteria di un’auto elettrica contiene la riserva di energia necessaria per far muovere il mezzo e, in base alla sua tipologia, influenza le prestazioni del motore.

All’interno delle batterie, l’energia elettrica viene prodotta attraverso un processo chimico per cui, in un ambiente elettrolita liquido, si genera un flusso di elettroni tra due poli, anodo e catodo. Questo processo avviene in ogni singola cella, l’unità base della batteria, che insieme ad altre celle forma un modulo. Dall’unione di più moduli si ottengono poi diversi tipi di batterie che variano per capacità, amperaggio e voltaggio, le tre unità di misura che vengono prese in considerazione per valutare la prestazione della batteria nel suo complesso:

  • capacità: quantità di energia che può trasmettere o immagazzinare una batteria nell’arco di un’ora, espressa in kWh.
  • amperaggio: quantità di energia, in Ampere, che può essere trasmessa in un secondo.
  • voltaggio: forza con cui viene trasmessa una quantità di energia che corrisponde a 1 Ampere; viene espressa in Volt e misura quindi la velocità della trasmissione.

Si possono poi distinguere diversi tipi di batterie in base alla loro composizione chimica, in particolare i metalli con cui sono realizzati anodo e catodo.

Quali sono le tipologie di batteria per auto elettrica

Ad oggi la batteria per auto elettrica maggiormente utilizzata è quella a ioni di litio, che ha un'alta densità di litio sul catodo, e grafite sull’anodo. Sebbene al momento siano dotate di un elettrolita liquido, le batterie agli ioni di litio sono la base delle ricerche per le batterie allo stato solido.
La loro ampia diffusione è dovuta alle buone prestazioni che garantiscono: alta densità energetica, ricarica rapida, leggerezza e durata medio-alta. Esistono però altre tipologie:
  • Batterie al piombo: utilizzate molto in passato, queste batterie hanno un anodo di piombo e un catodo anch’esso ricoperto di diossido di piombo. Attualmente vengono impiegate poco, su auto piccole ed economiche poiché, pur avendo una lunga durata e costi contenuti, hanno un grande impatto sull’ambiente e tempi di ricarica molto lunghi;
  • Batterie al nichel-metallo idruro: composte da anodo in lega metallica e catodo ad alta concentrazione di nichel, questo tipo di batteria è stato utilizzato poco nel settore automobilistico, principalmente da Toyota, che l’ha sempre utilizzata per il suo modello elettrico più celebre, la Prius. Le batterie hanno un’alta densità energetica e si caricano e scaricano velocemente, sono leggere e l’impatto ambientale è contenuto, ma perdono rapidamente dal punto di vista delle prestazioni;
  • Batterie al litio ferro fosfato: sono una variante delle batterie agli ioni di litio con un diverso materiale catodico. Hanno diversi vantaggi, non necessitano l’utilizzo di materiali rari e costosi come il cobalto, sono sicure, resistono bene alle alte temperature e sono durature. Sono meno utilizzate perché hanno una densità energetica bassa, anche se ultimamente il loro mercato sta crescendo, soprattutto in Cina.

Ci sono poi alcune batterie la cui tecnologia sembra promettente e che potrebbero essere presto disponibili per le Case automobilistiche. Tra queste quelle al litio-metallo, con litio anche sull’anodo, che ne aumenta la densità energetica; oppure le batteria al litio-zolfo, composte da materiali di recupero e quindi più sostenibili ed economiche; infine quelle agli ioni di sodio, anche queste meno costose perché realizzata con materiali più comuni, come il sodio, e che potrebbero garantire una maggiore durata e resistenza alle basse temperature.

La durata e il calo di prestazioni delle batterie di un’auto elettrica sono sicuramente elementi importante da considerare nella valutazione dell’acquisto di questi veicoli.

Quanto dura la batteria di un'auto elettrica?

La durata delle batterie delle auto elettriche è legata alle sue prestazioni, che diminuiscono con il passare del tempo a causa dei cicli di carica, in particolare quelle veloci o ad alta potenza, e di scarica. Ma nella batteria di un’auto elettrica la capacità sfruttata non è mai quella massima raggiungibile, viene sempre tarata su un valore più basso. Questo costituisce lo scarto, dal 5% al 12-15%, tra capacità nominale e capacità effettiva.
L’usura della batteria riguarda il rivestimento di anodo e catodo, che con il passare del tempo riduce anche la capacità di accumulo. Questa diminuzione di capacità non compromette però le prestazioni, come la potenza, che rimangono costanti nel tempo.
I produttori fanno delle stime sulla percorrenza media che una batteria garantisce con una carica completa, in questo modo ottengono il numero indicativo totale dei cicli di ricarica e scarica del veicolo. Oltre questo numero stimato, le prestazioni cominciano a diminuire in modo rilevante e il limite di solito è fissato tra il 70% e l'80% della capacità effettiva iniziale.
Quindi, in generale, i produttori garantiscono per la batteria di un’auto elettrica una durata complessiva di 8 anni o 160.000 chilometri, alcuni arrivano fino a 240.000.
Una batteria non più utilizzabile per un’auto, può comunque essere impiegata come accumulatore statico per gruppi di continuità e impianti similari.

Una garanzia a parte per la batteria dell'auto elettrica

Per quanto riguarda la garanzia sulla batteria di un’auto elettrica, è necessario tenere presente che questa è separata da quella generica del veicolo. La sola batteria, infatti, rappresenta un terzo del valore totale dell’auto.
Ciascun costruttore assicura che nell'arco del periodo o del chilometraggio da lui indicato, quindi circa 8 anni o 160.000 chilometri, la capacità della batteria non scenderà sotto la soglia limite del 70-80% di capacità effettiva.
Sotto garanzia è possibile riparare o procedere alla completa sostituzione della batteria dell’auto elettrica per difetto di progettazione o fabbricazione.

Ci sono delle circostanze che fanno decadere la garanzia prima della sua scadenza?
Secondo l’ADAC, il più grande club automobilistico d’Europa, queste possono essere:

  1. Scarica profonda della batteria. Molte Case automobilistiche sconsigliano di restare a secco, in quanto non è salutare per la batteria, e la inseriscono tra le condizioni di esclusione della garanzia;
  2. Scarica profonda per inutilizzo del veicolo. Soprattutto per l’acquisto di auto elettriche usate, è opportuno controllare il valore SOH (State Of Health) della batteria;
  3. Installazioni di accessori o modifiche successive all’immatricolazione dell’auto (es. gancio di traino non previsto in origine);
  4. Aggiornamenti del software non effettuati. Tutte le celle che costituiscono il pacco batteria devono essere gestite da un sistema elettronico – Battery Management System – fondamentale per la sicurezza del mezzo;
  5. Piano di manutenzione dell’auto elettrica non eseguito correttamente o non presso la rete ufficiale.

Un altro tema sempre attuale per la mobilità elettrica è quello dello smaltimento e del riciclo delle batterie, su cui si sta lavorando a cominciare proprio dalle materie prime utilizzate.

Per saperne di più sulle auto elettriche e sulle alternative più sostenibili, potete leggere:

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Team Circular Mobility

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