Vero cuore dell’auto elettrica, la batteria è l’elemento più importante, complesso e costoso di tutto il veicolo. Non rappresenta, infatti, soltanto la riserva energetica, ma un vero e proprio organo vitale con una tecnologia in costante evoluzione, molte caratteristiche e regole da osservare.
La batteria è vista come una sorta di serbatoio in cui immagazzinare l’energia necessaria a far muovere l’auto, ma in realtà è molto più di questo. Anche se la spinta arriva dal motore, le prestazioni di quest’ultimo sono influenzate direttamente dalla batteria e dalla sua capacità di erogare l’energia. Quindi, si può dire che in realtà il vero “motore” dell’auto elettrica sia proprio la batteria.
Alla base del funzionamento della batteria c’è un processo chimico. La corrente elettrica infatti si ottiene generando un un flusso di elettroni tra due poli, uno che li cede per ossidazione chiamato anodo, e uno che li riceve per riduzione chiamato catodo. Il flusso si muove tra i due poli in un ambiente chiamata elettrolita, tradizionalmente liquido.
La batteria standard per l’auto elettrica è quella agli ioni di litio ma il panorama è molto variegato e sempre più tecnologie si affacciano sul mercato. In attesa dello stato solido, che è ancora a livello prototipale, case automobilistiche e produttori di accumulatori scelgono la batteria giusta per il veicolo elettrico giusto.
Il circolazione ci sono diverse tipologie con caratteristiche diverse, adottano chimiche diverse e hanno anche durata diversa: batterie al piombo, al nichel-metallo idruro, agli ioni di litio, al litio ferro fosfato, al litio-metallo, al litio-zolfo, gli ioni di sodio.
Batterie al piombo
Come si intuisce dal nome, questo tipo di batteria ha un anodo di piombo e un catodo ricoperto di diossido di piombo. L’elettrolita è realizzato solitamente con una soluzione acquosa contenente acido solforico. La batteria al piombo è stata utilizzata principalmente in passato, agli albori dell’era moderna dell’auto elettrica, ed ora è impiegata in modo residuale su vetture molto economiche e generalmente di dimensioni molto contenute.
Batterie al nichel-metallo idruro
Le batterie al nichel-metallo idruro hanno avuto una scarsa applicazione in campo automobilistico. Ma la Toyota Prius, che è stata a lungo l’ibrida più venduta al mondo, le ha usate fino ai giorni nostri.
Hanno anodo in lega metallica e catodo ad alta concentrazione di nichel, mentre per l’elettrolita usano spesso l’idrossido di potassio diluito. Hanno alta densità energetica e si caricano e scaricano rapidamente, sono leggere e hanno un impatto sull’ambiente contenuto.
Batterie agli ioni di litio
Queste batterie rappresentano lo standard odierno: sono le più diffuse e hanno successo perché sono considerate il compromesso migliore. Hanno buone prestazioni, alta densità energetica, carica e scarica rapide, sono leggere e durano abbastanza a lungo.
Sono dotate di anodo ad alta percentuale di litio (da qui il nome) e il catodo generalmente ad alta densità di carbonio. Sono evolute nel tempo, con formule chimiche che ne hanno migliorato via via le caratteristiche tecniche ottimizzando anche l’utilizzo di materiali critici come, ad esempio, il cobalto.
Batterie al litio ferro fosfato
Le batterie al lito ferro fosfato sono batterie agli ioni di litio che usano diverso materiale catodico. Sono interessanti perché riescono a fare meno di elementi chimici preziosi, con ripercussioni evidenti sui costi di produzione. Sono anche sicure, resistendo bene alle alte temperature, e sono durature. Di contro, hanno densità energetica bassa e questo ne limita l’impiego.
Batterie al litio-metallo
Le batterie al litio-metallo si caratterizzano per la presenza di litio anche nell’anodo. Questa soluzione permette di aumentare a dismisura la densità energetica (si può arrivare anche a 10 volte di più) ma ha come controindicazione la formazione di dendriti: escrescenze metalliche che compromettono durata e prestazioni di una batteria.
Batteria al litio-zolfo
Tra le tecnologie più promettenti in tema di batterie per auto elettriche c’è anche quella sulle batterie al litio-zolfo, che potendo sfruttare materiali di recupero possono essere prodotte con costi contenuti. Anche queste, come quelle litio metallo, sono però in via di definizione e non si sa quando si riuscirà a vederle sul mercato.
Batterie agli ioni di sodio
Ci sono anche altre batterie che non sono ancora sul mercato ma che vi arriveranno presto: sono le batterie agli ioni di sodio.
Potrebbero trovare presto larghe applicazioni sul mercato per via del fatto che costano molto meno delle batterie agli ioni di litio, utilizzando elementi molto più diffusi in natura come, appunto, il sodio. Hanno prestazioni migliori a basse temperature e una lunga durata prima di perdere in prestazioni.