Elettrico

Le batterie delle auto elettriche sono simili, ma lontane dall’essere uguali, a una batteria AA o AAA di base.

Immagina una batteria. È probabile che tu stia immaginando una cella AA o AAA di formato standard, del tipo che acquisti per alimentare vari piccoli dispositivi elettrici, come il telecomando del televisore o un rilevatore di fumo.

Ora, immagina la batteria di un veicolo elettrico. L'immagine che hai evocato probabilmente assomiglia più a un grande rettangolo piuttosto che a un piccolo cilindro.

Sebbene la tua mente possa percepire questi due tipi di batterie come dispositivi di accumulo di elettricità molto diversi, sia la tipica batteria acquistata in negozio per i tuoi vari dispositivi elettronici sia la batteria di un veicolo elettrico funzionano secondo gli stessi principi generali. Detto questo, la batteria di un veicolo ibrido o elettrico è solo un po’ più complicata di quelle celle simili a rossetti che sei abituato a maneggiare.

La batteria di un HEV, PHEV o BEV (rispettivamente veicolo ibrido-elettrico, veicolo ibrido-elettrico plug-in e veicolo elettrico a batteria) può essere realizzata con una varietà di materiali, ciascuno dei quali presenta caratteristiche prestazionali diverse . Anche le singole celle immagazzinate all'interno di questi grandi pacchi batteria sono disponibili in molte forme e dimensioni diverse.

Le celle all'interno della batteria di un veicolo elettrico hanno ciascuna un anodo (l'elettrodo negativo) e un catodo (l'elettrodo positivo), entrambi separati da un materiale simile alla plastica. Quando i terminali positivo e negativo sono collegati (si pensi all'accensione di una torcia), gli ioni viaggiano tra i due elettrodi attraverso un elettrolita liquido all'interno della cella. Gli elettroni emessi da questi elettrodi, nel frattempo, passano attraverso il filo all'esterno della cellula.

Se la batteria fornisce energia (ad esempio, la lampadina della suddetta torcia) - un'azione nota come scarica - allora gli ioni fluiscono attraverso il separatore dall'anodo al catodo, mentre gli elettroni viaggiano sul filo dal negativo (anodo) a il terminale positivo (catodo) per fornire alimentazione a un carico esterno. Nel corso del tempo, l'energia della cellula si esaurisce poiché guida tutto ciò che alimenta.

Quando la cella è carica, tuttavia, gli elettroni fluiscono da una fonte di energia esterna nella direzione opposta (da positivo a negativo) e il processo si inverte: gli elettroni fluiscono dal catodo all'anodo, aumentando nuovamente l'energia della cella.

Quando pensi alle suddette batterie AA o AAA, stai immaginando una singola cella della batteria. Ma le batterie dei veicoli elettrici non sono una versione enorme di quella singola cella. Sono invece costituiti da centinaia, se non migliaia, di singole celle, solitamente raggruppate insieme in moduli. All'interno di un pacco batteria, che costituisce la batteria completa del veicolo elettrico, possono risiedere fino a diverse dozzine di moduli.

Le celle EV possono essere piccole celle cilindriche, come una cella AA o AAA, di varie dimensioni standardizzate. Questo è l’approccio adottato da Tesla, Rivian, Lucid e alcune altre case automobilistiche, collegando insieme migliaia di queste piccole celle. Il vantaggio, sostengono queste aziende, è che le celle piccole sono molto più economiche da produrre in grandi quantità. Tuttavia, Tesla prevede di passare a un numero inferiore di celle cilindriche più grandi per ridurre il numero di connessioni all’interno dei pacchi batteria delle proprie auto.

Ma le celle EV sono disponibili in altri due formati: prismatici (rigidi e rettangolari) o a sacchetto (anch'essi rettangolari, ma in un involucro di alluminio morbido che consente una certa espansione delle pareti cellulari in condizioni di calore estremo). Esistono poche dimensioni standardizzate delle celle prismatiche o delle celle a sacchetto e la maggior parte delle case automobilistiche, ad esempio General Motors e Ford, ne specificano le proprie in collaborazione con il produttore di celle, come la cinese CATL, la giapponese Panasonic o la coreana LG Chem.

La chimica della batteria di un veicolo elettrico, o i materiali utilizzati nel suo catodo, varia a seconda dei diversi tipi di celle. Oggi esistono essenzialmente due tipi di chimica delle batterie, entrambe sotto l’egida degli ioni di litio, il che significa che i loro catodi utilizzano il litio insieme ad altri metalli.

Il primo, più comune in Nord America ed Europa, utilizza una miscela di nichel, manganese e cobalto (NMC) o nichel, manganese, cobalto e alluminio (NMCA).