Batterie per auto elettriche: tutto quello che c'è da sapere

L'auto elettrica è sempre più al centro della mobilità sostenibile, le batterie rappresentano il cuore di questa tecnologia. 

Capire come funzionano, quali fattori ne influenzano le prestazioni e quali innovazioni stanno emergendo è essenziale per chiunque voglia approfondire il tema. 

Questo articolo vuole offrire una panoramica completa sulle batterie per auto elettriche, affrontando aspetti tecnici, prestazionali, economici e ambientali.

 

Come funzionano le batterie agli ioni di litio

Attualmente, le batterie agli ioni di litio sono le più utilizzate nei veicoli elettrici grazie alla loro elevata densità energetica, lunga durata e capacità di ricarica relativamente rapida. 

Queste batterie funzionano attraverso un processo di scambio di ioni di litio tra l'anodo (polo negativo) e il catodo (polo positivo).

Durante la carica di una batteria al litio, gli ioni di litio si spostano dal catodo all'anodo; durante la scarica, il processo avviene in senso inverso generando l'energia necessaria per alimentare il motore del veicolo. 

Questo flusso avviene all'interno dell'elettrolita, una sostanza che attualmente è liquida ma che molti produttori, tra cui Tesla, stanno sviluppando in forma solida per migliorare l'efficienza e la sicurezza delle batterie. 

L'elettrolita ha quindi il compito di trasportare gli ioni, ovvero atomi carichi elettricamente, tra i due poli, permettendo al processo chimico di avvenire. 

Grazie a questo scambio di ioni ed elettroni, si genera una corrente continua che alimenta il motore elettrico dell'auto, permettendole di muoversi. 

Quando la batteria si scarica, il processo chimico si inverte: gli ioni tornano dal catodo all'anodo e la batteria può essere ricaricata tramite una fonte di energia esterna. 

Le batterie agli ioni di litio, grazie alla loro elevata densità energetica, sono attualmente la tecnologia più utilizzata nel settore delle auto elettriche.

Questa caratteristica permette di immagazzinare una grande quantità di energia in uno spazio relativamente contenuto, rendendole ideali per veicoli che necessitano di un'ampia autonomia.

Oltre all'elevata densità energetica, le batterie agli ioni di litio presentano altri vantaggi:

• Assenza di effetto memoria: possono essere ricaricate anche parzialmente senza subire danni o perdite di capacità;
• Buona efficienza di carica e scarica: consentono di recuperare una buona percentuale dell'energia utilizzata.

 

Capacità, autonomia e prestazioni

La capacità di una batteria per auto elettrica viene misurata in kilowattora (kWh) e determina l'energia totale che può essere immagazzinata. Maggiore è la capacità, maggiore sarà l'autonomia del veicolo. 

Oggi, i modelli più recenti arrivano a offrire anche fino a 600 km di autonomia con una sola ricarica ma, ovviamente, esistono vari fattori che possono incidere ed influire sulla capacità e sulla durata della batteria. 

Fattori che influenzano l'autonomia

L'autonomia di un veicolo elettrico non dipende solo dalla capacità della batteria ma anche da elementi esterni e dallo stile di guida. I principali fattori che la influenzano sono:

• Temperatura ambientale: temperature inferiori a -10°C o superiori a 30°C possono comprometterne l'efficienza e accelerarne il degrado;
• Stile di guida: accelerazioni brusche e alte velocità consumano più energia rispetto a una guida fluida e regolare;
• Utilizzo di accessori: climatizzatore, riscaldamento e altri dispositivi elettrici possono ridurre l'autonomia del veicolo;
• Tipo di percorso: la guida in autostrada tende a consumare più energia rispetto alla guida in città, dove il sistema di recupero dell'energia in frenata può contribuire a migliorare l'efficienza complessiva.

 

Le nuove batterie per auto elettriche: innovazioni e prospettive future

La ricerca nel settore delle batterie elettriche è in continua evoluzione, con l'obiettivo di migliorare le prestazioni, la durata e la sostenibilità delle nuove batterie per auto elettriche.

Batterie allo stato solido

Una delle innovazioni più promettenti è rappresentata dalle batterie allo stato solido.

A differenza delle batterie agli ioni di litio, che utilizzano un elettrolita liquido, queste batterie impiegano un elettrolita solido, offrendo numerosi vantaggi:

• Maggiore densità energetica: consente di immagazzinare più energia nello stesso spazio, aumentando l'autonomia del veicolo;
• Sicurezza migliorata: il rischio di surriscaldamento e incendio è ridotto rispetto alle batterie tradizionali;
• Durata superiore: minore degrado nel tempo rispetto alle batterie agli ioni di litio.

Nonostante questi vantaggi, le batterie allo stato solido sono ancora in fase di sviluppo e presentano costi elevati.

Tuttavia, molte case automobilistiche, come già accennato, stanno investendo nella loro produzione e si prevede che possano entrare sul mercato entro il 2030. 

Altre tecnologie in sviluppo

Oltre alle batterie allo stato solido, altre tecnologie stanno emergendo:

• Batterie al litio-zolfo: promettono una densità energetica ancora maggiore e una riduzione dei costi;
• Batterie a flusso: ideali per lo stoccaggio di energia su larga scala, potrebbero rivoluzionare il settore;
• Supercondensatori: non sono vere e proprie batterie ma potrebbero affiancarle per migliorare i tempi di ricarica e la durata complessiva.

 

Durata e manutenzione delle batterie per auto elettriche

La durata della batteria di un'auto elettrica dipende da vari fattori, in media si aggira tra 8 e 15 anni, con una garanzia standard di 8 anni o 160.000 km offerta dalla maggior parte delle case automobilistiche.

Per preservarne le prestazioni nel tempo, è importante seguire alcune pratiche di manutenzione della batteria dell'auto elettrica:

• Evitare scariche profonde: mantenere la carica tra il 20% e l'80% aiuta a ridurre l'usura chimica;
• Limitare le ricariche rapide frequenti: le ricariche ultraveloci possono stressare la batteria nel lungo periodo;
• Proteggere la batteria da temperature estreme: parcheggiare in luoghi ombreggiati in estate e in spazi chiusi in inverno può aiutare a mantenere una temperatura ottimale.

 

Prezzi e costi delle batterie per auto elettriche

Uno degli aspetti più discussi riguarda il prezzo della batteria di un'auto elettrica. 

Attualmente, il costo di una batteria varia tra 100 e 150 euro per kWh, il che significa che una batteria da 50 kWh può costare tra 5.000 e 7.500 euro. 

Per fare un esempio, la sostituzione della batteria di una Smart Fortwo EQ può costare oltre 9.000 euro mentre per una Mercedes EQC si arriva addirittura a superare i 40.000 euro. 

Tuttavia, i prezzi sono in calo grazie ai progressi tecnologici e alla produzione su larga scala.

Anche i costi di ricarica variano:

• Ricarica domestica: ricaricare l'auto elettrica a casa è la soluzione più comoda e, in genere, anche la più economica. Il costo della ricarica domestica dipende dalla tariffa energetica applicata dal proprio fornitore di energia ma, generalmente, ricaricarsi con una wallbox domestica può costare tra 0,20 e 0,40 euro per kWh, risultando conveniente rispetto ai carburanti tradizionali;
• Colonnine pubbliche: in alternativa, è possibile ricaricare l'auto elettrica utilizzando le colonnine di ricarica pubbliche, sempre più diffuse sul territorio. Il costo della ricarica presso le colonnine varia a seconda del gestore, della potenza della colonnina (che influisce sui tempi di ricarica) e delle tariffe applicate ma risulta generalmente più alto, soprattutto per le ricariche ultraveloci.

 

Impatto ambientale e riciclo delle batterie elettriche

Uno dei temi più importanti e dibattuti riguarda l'impatto ambientale delle batterie per auto elettriche.

La loro produzione richiede l'estrazione di minerali come litio, cobalto e nichel, con un impatto significativo sull'ambiente.

D’altro canto, però, rispetto ai motori a combustione, le batterie consentono una drastica riduzione delle emissioni di CO₂ durante l'utilizzo. 

Come fare, quindi, per cercare di ridurre al minimo questa dicotomia?

Il riciclo delle batterie

Per ridurre l'impatto ambientale, il riciclo delle batterie è una priorità. 

Attualmente, esistono due principali metodi:

• Recupero dei materiali: permette di estrarre dalle batterie esauste litio, cobalto e altri elementi per la produzione di nuove batterie;
• Seconda vita delle batterie: le batterie non più adatte all'uso automobilistico possono essere riutilizzate per l'accumulo di energia in impianti domestici e industriali.

Grazie alle normative e agli investimenti nel settore, il tasso di riciclo delle batterie è in costante aumento, contribuendo a rendere la mobilità elettrica ancora più sostenibile.

Possiamo, quindi, sicuramente affermare che oggi le batterie per auto elettriche rappresentano una tecnologia in continua evoluzione, con miglioramenti costanti in termini di prestazioni, durata e sostenibilità. 

Nonostante esistano ancora sfide legate al costo e all'impatto ambientale, le innovazioni future promettono di rendere i veicoli elettrici sempre più accessibili ed efficienti.

Con la transizione globale verso la mobilità elettrica, la conoscenza delle batterie diventa fondamentale per comprendere le potenzialità di questa rivoluzione tecnologica.