Come funzionano le batterie delle auto elettriche

Il sistema di accumulo dell’energia nelle auto elettriche si presenta sotto forma di batteria. Il tipo di batteria può variare a seconda che il veicolo sia completamente elettrico (AEV) o ibrido elettrico plug-in (PHEV). L'attuale tecnologia delle batterie è progettata per una durata prolungata (tipicamente circa 8 anni o 100.000 miglia). Alcune batterie possono durare dai 12 ai 15 anni in climi moderati o dagli 8 ai 12 anni in climi estremi. Esistono quattro tipi principali di batterie utilizzate nelle auto elettriche: agli ioni di litio, al nichel-metallo idruro, al piombo e agli ultracondensatori.

Tipi di batterie per auto elettriche
Batterie agli ioni di litio
Il tipo più comune di batteria utilizzata nelle auto elettriche è la batteria agli ioni di litio. Questo tipo di batteria può sembrare familiare: queste batterie vengono utilizzate anche nella maggior parte dei dispositivi elettronici portatili, inclusi telefoni cellulari e computer. Le batterie agli ioni di litio hanno un elevato rapporto peso/potenza, un'elevata efficienza energetica e buone prestazioni alle alte temperature. In pratica, ciò significa che le batterie trattengono molta energia in rapporto al loro peso, il che è vitale per le auto elettriche: meno peso significa che l’auto può viaggiare più lontano con una singola carica. Le batterie agli ioni di litio hanno anche un basso tasso di “autoscarica”, il che significa che sono migliori di altre batterie nel mantenere la capacità di mantenere una carica completa nel tempo.

Inoltre, la maggior parte delle parti delle batterie agli ioni di litio sono riciclabili, rendendo queste batterie una buona scelta per chi è attento all'ambiente. Questa batteria viene utilizzata sia negli AEV che nei PHEV, sebbene la chimica esatta di queste batterie vari da quelle presenti nell'elettronica di consumo.

Batterie al nichel-metallo idruro
Le batterie al nichel-metallo idruro sono più ampiamente utilizzate nei veicoli ibridi elettrici, ma vengono utilizzate con successo anche in alcuni veicoli completamente elettrici. I veicoli ibridi elettrici non traggono energia da una fonte esterna e fanno invece affidamento sul carburante per ricaricare la batteria, il che li esclude dalla definizione di auto elettrica.

Le batterie al nichel-metallo idruro hanno un ciclo di vita più lungo rispetto alle batterie agli ioni di litio o al piombo-acido. Sono anche sicuri e tolleranti agli abusi. I maggiori problemi con le batterie al nichel-metallo idruro sono il loro costo elevato, l’elevato tasso di autoscarica e il fatto che generano calore significativo alle alte temperature. Questi problemi rendono queste batterie meno efficaci per i veicoli elettrici ricaricabili, motivo per cui vengono utilizzate principalmente nei veicoli elettrici ibridi.

Batterie al piombo
Le batterie al piombo vengono attualmente utilizzate nei veicoli elettrici solo per integrare altri carichi di batterie. Queste batterie sono ad alta potenza, economiche, sicure e affidabili, ma la loro breve durata e le scarse prestazioni a basse temperature le rendono difficili da utilizzare nei veicoli elettrici. Sono in fase di sviluppo batterie al piombo-acido ad alta potenza, ma ora le batterie vengono utilizzate solo nei veicoli commerciali come accumulatore secondario.

Ultracondensatori
Gli ultracondensatori non sono batterie nel senso tradizionale. Conservano invece il liquido polarizzato tra un elettrodo e un elettrolita. All'aumentare della superficie del liquido aumenta anche la capacità di accumulo di energia. Gli ultracondensatori, come le batterie al piombo, sono utili principalmente come dispositivi di accumulo secondari nei veicoli elettrici perché aiutano le batterie elettrochimiche a livellare il loro carico. Inoltre, gli ultracondensatori possono fornire ai veicoli elettrici potenza extra durante l’accelerazione e la frenata rigenerativa.

Come funzionano le batterie delle auto elettriche?
I veicoli completamente elettrici hanno un motore di trazione elettrico al posto del motore a combustione interna utilizzato nelle auto a benzina. Gli AEV utilizzano un pacco batteria di trazione (solitamente una batteria agli ioni di litio) per immagazzinare l'elettricità utilizzata dal motore per azionare le ruote del veicolo. Il pacco batteria di trazione è la parte dell'auto che deve essere collegata e ricaricata e la sua efficienza contribuisce a determinare l'autonomia complessiva del veicolo.

Nei veicoli elettrici ibridi plug-in, il motore di trazione elettrico è alimentato da un pacco batterie di trazione, molto simile a un AEV. La differenza principale è che la batteria ha anche un motore a combustione. I PHEV funzionano con energia elettrica fino a quando la batteria non è scarica, quindi passano al carburante che alimenta un motore a combustione interna. La batteria, solitamente agli ioni di litio, può essere ricaricata collegandola alla presa di corrente, tramite la frenata rigenerativa o utilizzando il motore a combustione interna. La combinazione di batteria e carburante offre ai PHEV un’autonomia più lunga rispetto alle loro controparti completamente elettriche.