Le batterie per le auto elettriche, solitamente agli ioni di litio, sono il punto chiave della mobilità sostenibile e sono pronte a fare un salto nel futuro con la nuova tecnologia a stato solido.
Indice
Come sono fatte le batterie per le auto elettriche
Le batterie delle auto elettriche sono dei dispositivi in grado di convertire l’energia chimica in energia elettrica, esattamente come ogni batteria già vista sul mercato, da quella degli smartphone e dei PC alle classiche AA ricaricabili per il telecomando della TV. Il motore elettrico poi si occuperà di convertire l’energia elettrica in energia meccanica e permetterà all’auto di muoversi.
Le batterie usate nelle auto elettriche sono, sostanzialmente, agli ioni di litio quindi assimilabili a quelle dei PC, dei tablet e degli smartphone. Una batteria si compone di tre elementi specifici:
- Anodo (polo negativo o cedente)
- Catodo (polo positivo o ricevente)
- Elettrolita (il conduttore che permette il flusso degli elettroni dall’anodo al catodo)
L’elettrolita è al momento una sostanza che si trova in forma liquida o di gel all’interno delle batterie ma non è destinato a rimanere a lungo in questa forma grazie allo sviluppo sempre più crescente delle batterie a stato solido.
Di cosa sono fatte le batterie per auto
In principio le batterie per auto erano al piombo ma al giorno d’oggi sono agli ioni di litio, seppur di differenti tipologie.
È interessante notare che le batterie al piombo sono state usate per tantissimi anni, dal 1800 agli anni ’90. Al piombo erano, ad esempio, le batterie montate sulle primissime quanto innovative Fiat Panda Elettra e Cinquecento Elettra degli anni ’90.
Al giorno d’oggi la tecnologia al piombo non viene più utilizzata sulle auto elettriche ed è stata soppiantata, in prima battuta, dalle batterie al Nichel-Metallo Idruro (NiMH) e poi dalle batterie agli ioni di litio (Li-ion).
Nello specifico, una batteria agli ioni di litio usata in una comune auto elettrica moderna sfrutta un anodo in litio e un catodo in carbonio. Ci sono, tuttavia, diverse tipologie di batterie agli ioni di litio, come quelle in tabella.
| Tipologia | Sigla | Auto |
|---|---|---|
| LITIO E MANGANESE (LMO) | LiMn2O4 | Nissan Leaf – BMW i3 |
| LITIO E OSSIDO DI NICKEL, MANGANESE E COBALTO (NMC) | LiNiMnCoO2 | Audi e-tron – Hyundai Kona Electric – Jaguar I-Pace – Volkswagen ID |
| LITIO E FOSFATO DI FERRO (LFP) | LiFePO4 | Tesla Model 3 – Model Y |
| LITIO E OSSIDO DI NICKEL, COBALTO E ALLUMINIO (NCA) | LiNiCoAlO2 | Tesla Model S – Tesla Model X |
| TITANATO DI LITIO (LTO) | Li2TiO3 | Mitsubishi i-MiEV |
Quanto costa sostituire le batterie su un’auto elettrica?
Per cambiare una batteria ad un’auto 100% elettrica sono necessarie diverse migliaia di euro, fattore che potrebbe essere determinante in relazione al valore commerciale residuo dell’automobile dopo 8 anni.
I limiti delle batterie attualmente in commercio sono legati alle temperature d’esercizio e ai cicli di ricarica ma si è raggiunto un buon livello di resistenza che poi corrisponde, in buona parte, alla garanzia offerta da moltissime case produttrici: 8 anni.
L’incertezza che alimenta dubbi e paure dei clienti che sono tentati di passare all’elettrico è il costo per la sostituzione del pacco batteria dopo gli 8 anni di garanzia. Difatti, i costruttori affermano, generalmente, che la garanzia copre fino ad 8 anni con una capacità residua del 70-80%.
| Auto | Prezzo totale |
|---|---|
| Nissan Leaf | Circa 7000€ |
| Smart EQ | Circa 13.450€ |
| Jaguar I-PACE | Circa 30.000€ |
| Mercedes EQC | Più di 40.000€ |
Uno dei vantaggi però, sta nella forma delle batterie integrate nelle autovetture. Difatti, grazie alla suddivisione in blocchi e celle, i costi di sostituzione sono meno aggressivi in quanto dopo i canonici 8 anni potrebbe non essere necessario sostituire tutte le celle ma solo quelle che hanno perso efficienza.
Ovviamente, ad incidere sulla sostituzione delle batterie sulle auto elettriche c’è anche il costo di manodopera che è più alto all’aumentare della complessità d’intervento. Sostanzialmente, le batterie installate su modelli basati su schemi tradizionali potrebbero assumere forme complesse ed essere difficilmente raggiungibili, facendo quindi lievitare il costo di manodopera. Tuttavia, sono sempre di più le auto progettate su piattaforme unicamente dedicate al mercato full electric, decisamente più razionali e comode da riparare.
Le batterie a stato solido sono il futuro
Le batterie a stato solido offriranno maggiore densità e maggiore velocità di ricarica, grazie all’impiego di un elettrolita solido e non più liquido.
Con l’introduzione delle batterie a stato solido di nuova generazione, le auto elettriche potrebbero diventare ancora più facili ed economiche da gestire e si avvicinerebbero – come praticità – a quelle con motore termico.
Le differenze tra le batterie attuali e quelle a stato solido
Il funzionamento di una batteria agli ioni di litio è piuttosto semplice da comprendere, almeno nei suoi aspetti essenziali: gli elettroni degli ioni di litio si spostano dal polo negativo al polo positivo grazie ad un materiale conduttore, appunto l’elettrolita, allo stato liquido. Ciò che le batterie a stato solido promettono è di sostituire l’elettrolita liquido con uno solido che risulta meno sensibile al calore e che permetterà ai produttori di aumentare notevolmente la potenza di ricarica e l’autonomia, a parità di dimensioni.
Questa tecnologia, già usata su batterie molto più piccole, potrebbe rivoluzionare il mondo della mobilità elettrica permettendo alle case automobilistiche di produrre automobili dall’autonomia molto più elevata e dalla grande efficienza di ricarica oppure di integrare batterie più piccole dall’autonomia paragonabile alle attuali e risparmiare così peso.
Serve ancora del tempo affinché la tecnologia sia pronta per impieghi così massicci e dalle grandi dimensioni. Occorre che l’elettrolita solido sia stabile ed efficiente e serve investire nella produzione standardizzata che ne abbatta i costi dato che al momento una batteria a stato solido è molto più cara da produrre.
Toyota, Tesla e tanti produttori lavorano sulle batterie a stato solido
Tra le case produttrici che lavorano più intensamente sullo sviluppo delle batterie a stato solido ci sono Toyota e Tesla.
Sembra addirittura che Toyota, in collaborazione con Panasonic, sia pronta a lanciare la prima batteria a stato solido sul mercato già nel 2025, partendo inizialmente dalle auto ibride in attesa che i costi di produzione scendano ulteriormente per le full electric.
Ci sono, ovviamente, anche altri produttori al lavoro su questa tecnologia, grazie a collaborazioni e joint venture dedicate:
- Stellantis è in partnership con Factorial Energy per produrre un accumulatore a stato solido entro il 2026
- Ford e BMW hanno investito in Solid Power, una startup dedicata allo studio e produzione delle batterie a stato solido con densità superiori fino al 50% rispetto a quelle attuali entro la metà del decennio
- Volkswagen collabora con QuantumScape per la realizzazione di batterie a stato solido con densità superiori del 30% a quelle attuali
