Sulle batterie delle auto elettriche

Nell’ultimo secolo, le auto alimentate a benzina o diesel sono diventate il mezzo di trasporto dominante nel mondo. Tuttavia, nel tempo, le misure adottate per proteggere l’ambiente sono diventate sempre più rigide e hanno costretto i produttori a ridurre le emissioni. Così sono nate le auto elettriche. Queste funzionano tramite batterie elettriche, di cui parleremo oggi.

La batteria è il cuore di un’auto elettrica. A differenza delle batterie nelle auto tradizionali (benzina o diesel), il cui scopo principale è avviare il motore e garantire il funzionamento degli accessori come la radio o l’aria condizionata, la batteria di un’auto elettrica è responsabile di tutto.

Il ruolo più importante è quello di alimentare il motore elettrico, il che significa che deve essere potente e durevole, consentendo di guidare il più possibile senza ricariche frequenti.

Come funziona?

Le auto completamente elettriche (AEV) sono dotate di un motore di trazione al posto del motore a combustione interna utilizzato nelle auto a benzina o diesel. Le AEV utilizzano un accumulatore (di solito una batteria agli ioni di litio) per immagazzinare l’elettricità che avvia il motore e mette in movimento l’auto.

Quando si ricarica, gli ioni di litio dall’elettrodo positivo si muovono attraverso l’elettrolita verso l’elettrodo negativo. Lì, gli ioni di litio rimangono fino a quando la batteria viene riattivata. Una volta avviata l’auto, gli ioni di litio cominciano a muoversi attraverso l’elettrolita dall’elettrodo negativo a quello positivo.

Questo processo genera l’energia necessaria per alimentare la batteria, poi il motore, e mettere in movimento l’auto. Quando l’auto è ferma, gli ioni smettono di fluire attraverso l’elettrolita a un tasso così elevato. Allo stesso modo, se tutti gli ioni di litio migrano verso l’elettrodo positivo, la batteria si scarica e l’auto si ferma.

Nel caso delle auto ibride plug-in elettriche, il motore di trazione elettrica è alimentato da una batteria di trazione, similarmente al processo delle auto completamente elettriche. La differenza principale è che la batteria è dotata anche di un motore a combustione.

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Questi veicoli funzionano a elettricità fino a esaurimento della batteria, dopodiché passano al carburante. La batteria, solitamente agli ioni di litio, può essere ricaricata da una stazione di ricarica, tramite frenata rigenerativa o utilizzando un motore a combustione interna.

Tipi di batterie elettriche

Batterie agli ioni di litio

Le batterie più comuni utilizzate nelle auto elettriche sono le batterie agli ioni di litio. Queste hanno un elevato rapporto di potenza rispetto al peso, un’alta efficienza energetica e prestazioni elevate a temperature elevate.

In pratica, ciò significa che queste batterie producono una grande quantità di energia in relazione al loro peso, il che è vitale per le auto elettriche: un peso inferiore significa che l’auto può viaggiare per più chilometri con una sola ricarica.

Le batterie agli ioni di litio hanno una bassa percentuale di autoscarica, il che significa che hanno una maggiore capacità di mantenere la carica nel tempo. Inoltre, la maggior parte dei componenti agli ioni di litio sono riciclabili, il che le rende una scelta ecologica. Questo tipo di batteria è utilizzato nelle auto completamente elettriche e ibride plug-in.

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Batterie al nichel-metallo idruro

Sono ampiamente utilizzate nelle auto ibride elettriche, ma anche in alcuni veicoli completamente elettrici. Le auto ibride elettriche non si alimentano da una fonte plug-in esterna ma si basano sul carburante per ricaricare la batteria, il che non le rende tecnicamente auto elettriche.

Le batterie al nichel-metallo idruro hanno un ciclo di vita più lungo rispetto alle batterie agli ioni di litio o al piombo-acido. Inoltre, sono sicure e tollerano meglio gli urti. Il problema principale di questo tipo di batteria è il costo elevato, l’alto tasso di autoscarica e il fatto che generano molto calore a temperature elevate. Questi aspetti ne riducono l’efficienza per i veicoli elettrici ricaricabili e quindi sono utilizzate principalmente per le auto ibride elettriche.

Batterie al piombo-acido

Sono attualmente utilizzate nelle auto elettriche per integrare altre cariche della batteria. Queste batterie hanno un’alta potenza, sono economiche, sicure e affidabili. Gli svantaggi sono la breve durata e le scarse prestazioni a basse temperature, il che le rende difficili da usare nei veicoli elettrici.

Durata della vita

Le batterie elettriche attraversano cicli di scarica che si verificano durante la guida e di carica quando l’auto è collegata a una presa. Ripetere questo processo nel tempo influenza la capacità di carica della batteria, diminuendo l’autonomia e il tempo tra le ricariche. La maggior parte dei produttori offre una garanzia di 5-8 anni per le batterie elettriche, ma si prevede che la durata della vita crescerà in futuro da 10 a 20 anni.

Autonomia e capacità

Così come le auto convenzionali hanno serbatoi più o meno grandi, le batterie agli ioni di litio per auto elettriche sono disponibili in diverse dimensioni. Invece di litri di carburante, la loro capacità è misurata in kilowattora (kWh). Una batteria tipica da 40 kWh può essere sufficiente per percorrere 250 chilometri, mentre la batteria Tesla da 100 kWh (la più grande attualmente disponibile) può raggiungere anche 600 chilometri.

Vantaggi delle batterie elettriche

Uno dei vantaggi evidenti delle batterie elettriche è che non producono un livello così elevato di inquinamento come i motori a combustione interna. Le batterie elettriche non utilizzano benzina o diesel, il che significa costi inferiori.

Si stima che il costo dell’elettricità per chilometro nel caso delle auto elettriche sia circa un terzo del costo della benzina/diesel per chilometro, per lo stesso tipo di veicolo.

Inoltre, le batterie elettriche hanno un modo molto efficiente di immagazzinare e trattenere l’energia durante il funzionamento. La batteria si spegne quando l’auto si ferma, per risparmiare energia, e durante la frenata, la batteria si ricarica.

Svantaggi delle batterie elettriche

Le batterie elettriche presentano anche svantaggi non ancora risolti. Innanzitutto, sebbene siano ecologiche, le batterie elettriche non hanno emissioni zero. Effettivamente, non producono gas di scarico, ma rilasciano gas nocivi a effetto serra nel processo di produzione della batteria. Inoltre, il costo di produzione delle batterie elettriche è piuttosto elevato.

Conclusioni

Attualmente, le batterie elettriche non sono la scelta più popolare, ma man mano che diventeranno più efficienti, economiche e facili da riciclare, potrebbero diventare le batterie più comuni al mondo.

Fonte foto: theatlantic.com, imeche.org, en.wikipedia.org, superspeed.tv, ft.com