Batterie delle auto elettriche: tutto quello che c’è (e ci sarà) da sapere

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La tecnologia delle batterie per le auto elettriche è in continua evoluzione: dagli alti costi iniziali, passando per i materiali di costruzione poco sostenibili, si sta gradualmente arrivando a soluzioni più economiche e meno impattanti per il nostro pianeta, che fanno felici sia l’ambiente, sia gli amanti dell’e-mobility. In questa guida sveliamo tutto quello che c’è da sapere sulle batterie dei veicoli elettrici: come funzionano, quali sono i diversi materiali di produzione, i prezzi di mercato e le ultime novità

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È ormai un dato di fatto che il mercato italiano delle auto elettriche faccia fatica a decollare a causa di alcune incertezze che non convincono del tutto gli utilizzatori, come la scarsa diffusione sul territorio delle colonnine di ricarica e i prezzi di acquisto ancora alti. Se si guarda a livello europeo, però, il mercato automotive elettrico gode nel complesso di buona salute: nel 2023 le vendite di auto elettriche nel vecchio continente sono aumentate del 53% rispetto all’anno precedente. E per il 2024 si prevede un aumento ancor maggiore, complice la diminuzione dei costi di acquisto delle auto elettriche anche in Italia, di cui Volkswagen è stata la promotrice.

Appurato, dunque, che nel breve termine i prezzi delle auto elettriche si abbasseranno anche nel nostro Paese, cosa è necessario ancora sapere prima di acquistarne una? Sulle prestazioni non vi è più ombra di dubbio: le nuove auto immesse sul mercato da qualsiasi casa automobilistica odierna possiedono le più sofisticate tecnologie in fatto di praticità, connettività e sicurezza. Rimangono, quindi, da capire bene gli aspetti legati all’alimentazione: come funzionano le batterie dei veicoli elettrici rispetto al tradizionale motore alimentato a carburante, quali sono i vari tipi di batterie in commercio, quanto costano e come si può effettuare la loro manutenzione nel migliore dei modi.

A cosa servono le batterie in un’auto elettrica?

Le batterie forniscono all’auto elettrica l’energia necessaria per la propulsione, cioè per il movimento, e l’autonomia che serve a percorrere un certo numero di chilometri, che varia da auto ad auto. Le batterie, proprio come il motore di un’auto tradizionale, sono il cuore del veicolo elettrico e ne influenzano il prezzo di acquisto per dimensione e materiali di costruzione.

Che autonomia ha un’auto elettrica e quanto costa una ricarica?

In base alla capacità della batteria installata, le auto full electric attualmente presenti sul mercato hanno un’autonomia media di circa 300 chilometri con una ricarica, mentre le ibride plug-in (composte da un motore elettrico e un propulsore endotermico a benzina o diesel) raggiungono circa 60 chilometri di autonomia, mantenendo bassa velocità. Il costo di una ricarica elettrica dipende da diversi fattori, come il tipo di veicolo, la capacità della batteria, il fornitore di energia elettrica e la modalità di ricarica scelta. Per le ricariche effettuate da rete domestica il costo può variare dai 0,20 €/kWh ai 0,50 €/kWh; per ricariche dalla rete pubblica a corrente alternata a bassa potenza il costo è all’incirca di 0,60 €/kWh, mentre per ricariche da colonnine pubbliche di ricarica rapida il costo si aggira sui 0,80 €/kWh. Se consideriamo, quindi, una batteria installata da 45 kWh, spenderemmo dai 9 ai 22 € con una ricarica completa da rete domestica, mentre arriveremmo a 27 € nelle colonnine pubbliche a corrente alternata a bassa potenza e a 36 € nelle colonnine a ricarica rapida.

Quali sono i materiali utilizzati per la produzione di batterie elettriche?

L’intero settore dell’automotive elettrico è ancora strettamente legato da alcune materie prime che permettono la realizzazione delle batterie, come il litio, il piombo e il nichel (quelle comunemente conosciute come “terre rare”), la cui estrazione e lavorazione impatta in maniera notevole il nostro pianeta. In attesa che la tecnologia possa impiegare, nel prossimo futuro, i metalli green per la costruzione delle batterie elettriche, ecco quali sono i tipi di batterie che attualmente compongono la maggior parte delle auto elettriche in circolazione:

Batterie agli ioni di litio

La maggior parte delle moderne auto elettriche utilizza batterie agli ioni di litio. Come si genera la corrente elettrica in questo tipo di batteria? All’interno della cella gli ioni positivamente caricati si muovono attraverso un elettrolita liquido dal polo negativo al polo positivo, generando energia. Questa energia (la corrente elettrica, appunto) alimenta il motore che muove le ruote dell’auto. Gli ioni di litio vengono utilizzati per la costruzione di batterie elettriche soprattutto per le loro prestazioni elevate, l’alta densità energetica, la rapidità nella ricarica, la lunga durata e la leggerezza. Però, come ormai sappiamo, l’estrazione di litio non è sostenibile e non potrà continuare a lungo, se non verranno adottate alternative più benefiche a livello di costi e impatto ambientale.

Batterie al piombo

Sebbene agli albori del mercato delle auto elettriche le batterie al piombo fossero predominanti, oggi sono utilizzate prevalentemente sulle auto più piccole ed economiche. La batteria al piombo si compone da un anodo di piombo e un catodo ricoperto di diossido di piombo. L’elettrolita, di solito una soluzione acquosa di acido solforico, completa la struttura. Rispetto agli ioni di litio, questa batteria ha prestazioni modeste, si ricarica in maggior tempo e richiede un’attenta gestione dello smaltimento a causa della nocività dei suoi materiali.

Batterie al nichel-metallo idruro

Citiamo anche questa tipologia di batteria, consapevoli che il loro utilizzo è stato limitato al modello Toyota Prius e ad altri modelli ibridi dello stesso brand. Caratterizzate da un anodo in lega metallica e un catodo ad alta concentrazione di nichel, queste batterie impiegano idrossido di potassio diluito come elettrolita. A fronte dell’elevata densità energetica, che consente una rapida ricarica e scarica, e un contenuto impatto ambientale, soffrono di una notevole perdita di prestazioni con il passare del tempo.

Batterie al litio-ferro-fosfato

Le batterie al litio ferro fosfato (più conosciute come “batterie LFP”) sono una variante delle batterie agli ioni di litio che utilizzano un materiale catodico diverso. Si distinguono per l’uso ridotto di elementi chimici costosi, abbassando in tal modo i costi di produzione. Sono sicure, resistenti alle alte temperature e durature, ma hanno una bassa densità energetica che ne limita l’utilizzo. Soprattutto sul mercato cinese, questo tipo di batterie sta rapidamente guadagnando terreno: circa la metà delle auto elettriche prodotte in Cina, infatti, è realizzata con batterie LFP. Questo è dovuto alla domanda locale, che predilige modelli economici che non richiedono elevate autonomie.

Batterie al litio-metallo

Le batterie al litio-metallo, con litio presente anche nell’anodo, offrono una notevole densità energetica, potenzialmente dieci volte superiore rispetto alle altre tipologie di batterie. Allo stesso tempo però, presentano il rischio di formazione di dendriti, cioè di deformazioni metalliche che si formano durante i cicli di carica e scarica e compromettono la durata e la performance della batteria. A fronte di questo problema, la ricerca si sta attualmente concentrando su altre tecnologie allo scopo di rendere le batterie al litio-metallo più performanti e commercializzabili.

Batterie al litio-zolfo

Questa tipologia di batterie rientra tra quelle più promettenti perché offre il vantaggio di poter utilizzare materiali di recupero, consentendone la produzione a costi contenuti. Ma sia le batterie al litio-zolfo che le batterie al litio-metallo sono ancora in fase di sviluppo e non è chiaro quando saranno disponibili sul mercato ad elevate prestazioni.

Batterie agli ioni di sodio

Le batterie agli ioni di sodio sono state introdotte sul mercato nel 2023, ma sarà il 2024 l’anno del loro vero debutto. La loro struttura è simile a quella degli ioni di litio: anch’esse presentano un anodo, un catodo, il separatore e l’elettrolita. La differenza sostanziale è che al posto del litio troviamo il sodio nel catodo. Sebbene abbiano una densità energetica relativamente bassa, offrono prestazioni superiori a basse temperature e una lunga durata prima di deteriorarsi. CATL ne ha dichiarato una densità energetica di 160 Wh/kg, ma sta lavorando su una versione ancor più performante. Queste batterie potrebbero essere ampiamente adottate sul mercato grazie alla loro convenienza e alle loro performance ottimali in condizioni avverse.

Quanto costano le batterie di un’auto elettrica?

Quello che fa innalzare il costo di un’auto elettrica è proprio il pacco batteria. Si tratta del componente più complesso della vettura, anche se è realizzato con meno parti mobili rispetto ai tradizionali motori termici. Quello che incide maggiormente è l’intero processo produttivo, soprattutto la fase iniziale di estrazione dei materiali utilizzati per la costruzione delle batterie. Tutti i materiali necessari che abbiamo appena visto, infatti, non sono così comuni in natura e la loro estrazione è difficile e costosa. Questo incide notevolmente sui costi di mercato: le batterie più piccole possono, infatti, aggirarsi sui 6.000 €, mentre quelle più grandi possono arrivare anche a 40.000 €.

Quali sono le dimensioni di una batteria per auto elettrica?

Le batterie dei veicoli elettrici possono differire notevolmente nelle dimensioni e nel peso, a seconda della tipologia di auto in cui sono installate. La batteria di una grossa auto elettrica da 100 kWh, per esempio, può pesare anche 600 kg, mentre quella di un’auto da 50 kWh può arrivare a 300 kg. Di solito sono collocate sotto il pianale, nello spazio sottostante ai passeggeri. Se si ha intenzione di convertire un’auto termica in elettrica, è bene informarsi preventivamente sul tipo di tecnologia dell’auto, la corrente di spunto, la capacità e le dimensioni della batteria. Queste informazioni si possono trovare sul libretto del veicolo.

Quanto è importante la manutenzione di una batteria elettrica?

Il parco batterie, come abbiamo capito, è il cuore di un’auto elettrica: da questo dipende l’autonomia del veicolo. Le ricariche tramite wallbox domestici o colonnine pubbliche riducono man mano l’efficienza delle batterie, che devono essere sottoposte a revisioni regolari. Le auto elettriche di ultima generazione hanno solitamente una garanzia sulle batterie a lungo termine (8 anni o 200.000 chilometri), ma alla scadenza della garanzia? La sostituzione delle batterie è ancora costosa, per cui, per evitare grosse spese, è consigliabile scegliere sempre le migliori modalità di ricarica e preservazione delle batterie, monitorando periodicamente lo stato delle stesse soprattutto al termine della garanzia.

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13/3/24

moveo by Telepass