Le batterie sono al centro della strategia di decarbonizzazione nel settore automobilistico, ma in realtà si basano su una tecnologia che risale a 200 anni fa. La prima batteria elettrica fu inventata da Alessandro Volta nel 1800. Da allora, la tecnologia si è evoluta costantemente e nel 1985 è stata sviluppata la prima batteria agli ioni di litio, messa poi in commercio nel 1991.
La tecnologia agli ioni di litio permette un maggiore accumulo di energia in uno spazio e con un peso ridotti e una maggiore durata della batteria.
Come funzionano le batterie?
Il cuore della batteria è costituito dalle sua celle; le celle consistono di un catodo (+), di un anodo (-), dell’elettrolita e di un separatore; semplificando, si può dire che quando migrano da (+) a (-) e vice versa, gli ioni di litio generano elettricità e ricaricano la batteria. Queste celle individuali vengono quindi assemblate in un modulo e più moduli con sensori e una centralina formano un pacco batteria. I pacchi batterie vengono utilizzati per alimentare i veicoli.
Le batterie sono sostenibili? Qual è l’impatto dei minerali utilizzati?
I produttori di batterie misurano il loro impatto ambientale a partire dall’estrazione e trattamento dei minerali fino alla produzione di celle e batterie. I minerali impiegati sono prevalentemente litio, nichel, cobalto e manganese; questi minerali non sono considerati risorse limitate e sono disponibili per la produzione su vasta scala delle batterie elettriche. L’estrazione e la lavorazione di questi minerali sono all’esame della comunità internazionale, pertanto, i produttori operano con cautela.
Ogni decisione tiene conto dell’analisi dell’impatto sul suolo, sulla biodiversità, sulle falde acquifere e sullo smaltimento dei rifiuti, nonché sulla salute e la sicurezza sul lavoro e sui diritti umani. Vale la pena notare che il 70% dell’impronta ecologica di una cella di batteria deriva dalla sua produzione, pertanto, i produttori hanno in programma la costruzione di “gigafactory”, o fabbriche di grandi dimensioni, per la produzione di batterie in prossimità degli stabilimenti automobilistici allo scopo di ridurre le emissioni e utilizzare fonti di energia più ecologiche.
La grande sfida delle batterie è l’autonomia
Sebbene esistano unità di misura standard – il chilometro per kilowattora (km\kWh) è l’equivalente nel veicolo elettrico del chilometro per litro (km\l) – numerosi fattori influenzano l’autonomia, non ultimi la temperatura esterna, il tipo di veicolo, l’aerodinamica e l’età delle celle. Per una celle di batteria è prevista come minimo una durata di vita di 10 anni. Come regola empirica, maggiore è il valore di kWh, maggiore è l’autonomia del veicolo dopo una singola ricarica.
Ciclo di vita di una batteria
La manutenzione della batteria è essenziale, in particolare i primi anni, in quanto determina la capacità e la potenza nel tempo. Ciascun pacco batteria è programmato per conservare la capacità di caricamento/scaricamento per 160.000-320.000 km. I produttori sono così fiduciosi delle prestazioni su strada delle batterie che la maggior parte delle auto elettriche viene fornita con una garanzia estesa di otto anni o 160.000 km, ovvero migliore rispetto alle alternative con motore a combustione.
La ricerca nel settore è mirata al riciclaggio, in modo da limitare la necessità di estrarre risorse naturali e creare opportunità per i riparatori. La rigenerazione delle batterie diventerà possibile sia per il riutilizzo sui veicoli, sia per l’uso domestico; alcuni produttori hanno in programma la fornitura di batterie per gli spazi pubblici, ad esempio Nissan prevede di rigenerare le batterie esaurite dei veicoli elettrici e utilizzarle per l’alimentazione elettrica di emergenza dello stadio di Amsterdam. Alla fine del ciclo di vita, i materiali delle batterie verranno riciclati nella produzione di nuove batterie, in conformità alla legislazione che molti paesi stanno già approvando.
Quali sviluppi futuri è lecito aspettarsi?
Al termine di questo decennio, il numero di batterie agli ioni di litio aumenterà drasticamente, ma si tratterà di batterie più leggere e di durata più lunga grazie alla maggiore densità. Il prezzo dovrebbe diminuire, ma è difficile fare previsioni a causa dei minerali necessari. Con l’aumento della produzione nelle “gigafactory”, l’economia di scala determinerà una riduzione dei costi.
I prezzi più bassi, abbinati alla legislazione in materia e agli incentivi, determineranno un aumento significativo delle vendite di veicoli elettrici; più veicoli elettrici porranno nuove sfide, ma anche più opportunità per il post-vendita. Saremo pronti?
Le batterie stanno cambiando il mondo…e voi siete pronti a cambiare?
