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Le batterie per auto elettriche

Guida per scegliere la tecnologia più efficiente.

Il destino delle auto elettriche è strettamente legato a una loro componente fondamentale: la batteria.
Intorno alla batteria, infatti, ruotano tutte le variabili della mobilità a zero emissioni: dai costi all’autonomia passando per i tempi necessari per la ricarica. 

Come funziona una batteria

La batteria nelle vetture elettriche, ha la funzione di trasmettere energia al motore elettrico, che ruotando fa girare le ruote, facendo muovere la vettura.
Per dare energia al motore, la batteria sfrutta un processo chimico che genera un flusso di elettroni che si spostano da un anodo (elettrodo negativo) a un catodo (elettrodo positivo).
Il flusso di elettroni, che si muove all’interno di una sostanza chiamata elettrolita, crea corrente elettrica.
È lo stesso principio delle batterie degli smartphone o dei computer portatili. Solo che invece di alimentare un dispositivo elettronico, in questo caso l’energia è indirizzata proprio verso il motore elettrico.
Questo processo non è chiaramente infinito: le batterie possono sfruttare questo meccanismo per un tempo limitato e poi, quando tutti gli elettroni si sono spostati, hanno bisogno di essere ricaricate. 

La frenata rigenerativa

Esistono diversi modi per ricaricare la batteria collegandola alla rete elettrica. Ma la batteria può ricaricarsi anche mentre l’auto è in movimento.
Durante le fasi in cui si frena, o comunque in cui non si preme l’acceleratore (rilascio), sulle auto elettriche esiste un dispositivo in grado di sfruttare il rotolamento delle ruote per recuperare energia e indirizzarla verso la batteria, che così può ricaricarsi. Questa tecnologia, chiamata anche frenata rigenerativa, permette così di incrementare l’autonomia di un’auto con una sola ricarica.

Le unità di misura delle batterie

Quando si parla delle batterie, non di rado si fa un po’ di confusione con termini e unità di misura.
La quantità di elettricità e di energia che la batteria può immagazzinare che vengono misurate rispettivamente in Ah (amperora) e in kWh (kilowattora).
La potenza con cui le batterie possono essere ricaricate, invece, si misura in kW (kilowatt).
Maggiori sono i kWh di una batteria e maggiore è la quantità di energia che può accumulare.
Maggiori sono i kW, più rapidamente si può ricaricare. 

Un’altra caratteristica fondamentale in tema di batterie è la densità energetica: esprime la quantità di energia che può essere accumulata per unità di volume o di massa e viene indicata in Wh/kg o Wh/dm3.
In estrema sintesi, una batteria a più alta densità energetica sarà in grado di immagazzinare una certa quantità di energia in minor spazio, o pesando meno.
Facile comprendere come possa tornare utile su un’auto riuscire a contenere ingombri o massa di una batteria.

I tipi di batteria

Forse non tutti sanno che le prime auto elettriche risalgono alla fine dell’Ottocento.
Addirittura, elettrica fu la prima auto della storia a superare la velocità massima di 100 km/h: aveva la forma di un siluro e l’evocativo nome di Jamais Contente, mai contenta.
Dagli albori della mobilità a zero emissioni fino a pochi anni fa, le batterie utilizzate sulle auto erano al piombo. In tempi più recenti si sono evolute e oggi tutte le auto adottano batterie agli ioni di litio.
La tecnologia del futuro è quella allo stato solido. Ma vediamo in dettaglio tutti i tipi.


Batterie al piombo acido

La tecnologia del piombo acido è stata una delle prime utilizzate per la gestione della parte elettrica e per supportare il motorino di avviamento nel mondo automobilistico grazie alla grande disponibilità dei materiali e al basso costo.
La bassa densità energetica e il peso elevato hanno spinto i costruttori a sviluppare l’utilizzo di materiali più innovativi per i pacchi batteria utilizzati sulle prime vetture ibride ed elettriche.

Batterie al nichel-metallo idruro

Le batterie al nichel-metallo idruro, anche denominate NiMh, sono state usate fino a pochi anni fa e in circolazione ci sono ancora vetture ibride che le montano.
Sebbene siano meno efficienti (60–70%) nella carica e nello scarico rispetto persino all’acido al piombo, hanno un’energia specifica molto più elevata.
Una delle prime Case automobilistiche ad utilizzare questa tecnologia è stata Toyota sul modello Prius. Se usate correttamente, le batterie al nichel-metallo idruro possono avere una durata eccezionalmente lunga.
I problemi principali relativi a questo tipo di batterie sono la scarsa efficienza, le scarse prestazioni nella stagione fredda e il cosiddetto effetto memoria, che ne riduce enormemente la capacità se si sottopongono a ricariche parziali.

Batterie agli ioni di litio

Anche chiamate Li-Ion, queste batterie sono al momento le più utilizzate nel mondo delle vetture elettriche come in campo informatico ed elettronico. I vantaggi principali di questa tecnologia sono l’elevata densità energetica e la poca dipendenza da ricariche complete per mantenere il grado di efficienza alto.
Il rovescio della medaglia delle tradizionali batterie agli ioni di litio includono le scarse prestazioni a temperature rigide e il relativamente degrado delle prestazioni con l’età. 

Batterie allo stato solido

Gli analisti credono che le batterie agli ioni di litio rappresenteranno lo standard ancora per circa un decennio. Poi saranno sostituite da batterie più efficienti: quelle allo stato solido.
Queste batterie, che al momento sono in via di sviluppo ma che sono ancora troppo costose per essere adottate sulle auto, si chiamano così per la presenza di un elettrolita solido (appunto) anziché liquido.
Le batterie allo stato solido saranno più piccole e leggere, ma grazie ad una maggiore densità energetica garantiranno autonomie maggiori.