Batterie auto elettriche: problemi e soluzioni future

Risolvere il problema delle batterie auto elettriche è la grande sfida che si prospetta per il futuro. Nonostante Ecobonus ed altri incentivi, il mercato fatica a decollare. Uno dei motivi principali è ancora il costo troppo elevato delle vetture a zero emissioni. A questo si aggiunge un’autonomia che non soddisfa gli acquirenti e che porta alla cosiddetta “ansia da ricarica”.  Per risolvere questi problemi, occorre lavorare sulle batterie auto elettriche, rendendole più efficienti e meno costose.

Il problema del peso “morto”

“La batteria ideale dovrebbe essere composta al 100% da materiale attivo. In altre parole, ogni parte del pacco batteria dovrebbe immagazzinare e rilasciare energia”. Ciò afferma Euan McTurk, elettrochimico di Plug Life Consulting.

Si potrebbe utilizzare una batteria più grande e più pesante per aumentare l’autonomia dei veicoli. Non sarebbe una scelta adeguata. Questo perché un’auto più pesante richiede una struttura d’insieme più importante. L’aumento di peso potrebbe azzerare di fatto, qualsiasi potenziale aumento di autonomia. Il peso è infatti una delle sfide più grandi per i progettisti.

Tradizionalmente, le batterie auto elettriche utilizzano moduli di celle che vengono collegati tra di loro inseriti in pacchi. “I moduli standard possono adattarsi bene all’interno di alcuni pacchi, ma lasciare ampie aree di spazio “sprecato“ in altri. Lo spazio sprecato equivale a un peso morto.” Afferma Richie Frost, fondatore e Ceo di Sprint Power, società che si occupa di tecnologia per veicoli elettrici.

Batterie auto elettriche: Tesla vs Cina

Tesla e aziende cinesi come Byd e Contemporary Amperex Technology (Catl) stanno lavorando per consentire alle batterie delle auto elettriche di essere distribuite in modo più funzionale all’interno delle auto, avvicinandosi a quell’ipotetico pacco batteria ideale. Questi nuovi approcci puntano a un cambiamento nella produzione dei veicoli elettrici, a una loro maggiore autonomia e a una riduzione dei costi di produzione.

Tesla, sta lavorando a una soluzione da utilizzare già l’anno prossimo, sviluppando  un nuovo tipo di colla. Tale colla che normalmente agisce anche come materiale ignifugo, renderà portante l’intera batteria. Secondo Tesla, ben 370 parti del veicolo verrebbero eliminate. Ciò porterebbe ad una riduzione del 10% il peso complessivo e del 7% per chilowattora il costo della batteria, con un aumento dell’autonomia.

Come si sta muovendo la Cina

L’azienda cinese Byd, con sede a Shenzhen, produce: batterie, componenti per veicoli e le auto stesse. Essa ha sviluppato la tecnologia cell-to-pack. Ossia, le celle sono inserite direttamente nel pacco anziché assemblate prima in moduli. «Eliminando i vincoli dovuti ai moduli, si può massimizzare il numero di celle collocabili all’interno di qualsiasi contenitore». Spiega Frost.

Byd ha anche realizzato le batterie al litio ferro fosfato (Lfp), con una migliore stabilità chimica. Esse sono anche più economiche da produrre. Tuttavia, la densità di energia delle celle Lfp è meno alta di quella delle celle al nichel cobalto manganese (Ncm) utilizzate in molti veicoli elettrici. La natura stessa delle cell-to-pack sono la soluzione. Potendo inserire più celle a parità di spazio, si ottiene comunque una densità di energia vicina agli standard dell’Ncm.

Catl  è stato il più grande produttore mondiale di batterie per veicoli elettrici nel 2021, con una quota di mercato del 33%. L’azienda propone una tecnologia chiamata cell-to-chassis. In pratica, la batteria, il telaio e il sottoscocca dei veicoli elettrici sono combinati in un’unica power unit strutturale. «Integrare le celle nel telaio consente loro di diventare multiuso. Le celle per stoccare energia diventano un elemento strutturale di supporto, mentre il telaio, da supporto strutturale, diventa anche una protezione per le celle. Questo annulla efficacemente il peso dei contenitori delle celle». Spiega McTurk.

Il piano è semplice. Compattando più celle dentro ogni singolo veicolo elettrico, l’autonomia aumenta. Catl prevede di raggiungere 1000 chilometri di autonomia con un’unica ricarica. Ciò vorrebbe a dire un miglioramento del 40% rispetto alle attuali tecnologie. Inoltre, ridistribuire il volume delle batterie libererà spazio per il design degli interni. Non vi sarà  più bisogno di sollevare il pianale per collocarvi sotto una lastra di batterie.

Batterie auto elettriche: quando vedremo le novità

Secondo la maggior parte dei produttori di veicoli elettrici, le auto di serie con queste nuove tecnologie sono ancora lontane anni. Non la pensa allo stesso modo Leapmotor, startup cinese di veicoli elettrici, la quale afferma che sarà la prima azienda a portare sul mercato un’auto cell-to-chassis.

Tale soluzione è senza dubbio il prossimo passo per quel che riguarda le batterie auto elettriche, ma è probabile che altre tecnologie, come le batterie allo stato solido e le batterie al sodio, faranno parte del quadro generale. L’adozione di nuove tecnologie introdurrà inevitabilmente nuovi problemi. Ad esempio, se le batterie diventano parte integrante della struttura del veicolo, sostituire le celle difettose sarà molto più difficile. Poi c’è la questione di che cosa accadrà quando l’auto verrà rottamata. In ogni caso è bene che si facciano passi in avanti, anche se la soluzione non è ancora vicina.