Auto elettriche: attenti alle batterie delle km0

Le auto elettriche km0 o in pronta consegna, come tutti i tipi di veicoli,  determinano lunghi tempi di stoccaggio/immobilizzo all’aperto nelle peggiori condizioni. Per i veicoli elettrici questo comporta anche un progressivo invecchiamento del pacco batterie con conseguenti possibili problemi di scarsa autonomia per i futuri acquirenti. Nei casi di lungo stoccaggio le batterie andrebbero ricaricate almeno una volta al mese ma dubitiamo seriamente che ciò avvenga.

Articolo pubblicato da Bruno Pellegrini il 1 aprile 2016 e aggiornato il 25 settembre 2020

L’AUTONOMIA DIMINUISCE

Le batterie agli ioni di Litio (Li-Ion) sono quelle attualmente più utilizzate sulle auto elettriche. Rispetto alle batterie Ni-Cd e Ni-Metal-Id presentano indubbi vantaggi riassumibili nel peso e ingombro ridotti, maggiore densità energetica, minore autoscarica e quasi assenza dell'”effetto memoria”. Tuttavia, le batterie al Litio soffrono comunque di una lenta perdita permanente di capacità e iniziano a invecchiare dal momento in cui vengono prodotte. Nel caso d’inutilizzo sotto l’effetto di alte temperature ambiente e assenza di ricariche periodiche, il decadimento è maggiore (vedi tabella sotto). A 40°C si può avere una perdita permanente di capacità del 35% in un anno. Mentre a 60°C la perdita è addirittura del 40% dopo 3 mesi. Il  decadimento delle batterie Li-Ion durante il normale utilizzo può variare dal 5 al 10% ogni anno. E’ quindi evidente che l’acquisto di un’auto elettrica (Km0 o da immatricolare) che abbia subito un lungo stoccaggio all’aperto in assenza di ricariche periodiche delle batterie, può riservare spiacevoli sorprese in termini di scarsa autonomia.  E’ vero che le batterie delle auto elettriche godono in genere di periodi di garanzia prolungati (almeno 5 anni) ma non è dato per scontato che in tutti i casi di precoce decadimento questa venga riconosciuta, conoscendo la scarsa elasticità di certe Case. Nei casi di batterie a noleggio l’onere per la eventuale sostituzione ricadrebbe ovviamente sul fabbricante.

I CLIENTI PROTESTANO

Il problema della autonomia effettiva inferiore a quella promessa e dichiarata dalle Case è comunque un aspetto reale e ricorrente, come dimostra la protesta  dei clienti americani della Nissan Leaf. Un nostro affezionato e competente lettore possessore di auto elettrica ha constatato un decadimento batterie del 17% dopo due anni e 37 mila km. In merito a tale inevitabile fenomeno alcune Case costruttrici mettono le mani avanti e riportano velatamente nei manuali d’istruzioni che negli anni l’autonomia diminuisce.  E’ pur vero che un certo calo di rendimento, seppur minore nel corso degli anni, lo subisce anche l’inverter e l’elettronica del veicolo e ciò si somma a quello delle batterie in termini di minore autonomia.

ELETTRODO POSITIVO

Uno studio della rinomata Purdue University (West Lafayette, Indiana)  mette in evidenza i difetti riscontrati nello spessore degli elettrodi; è questo il fattore cruciale che influenza la durata della batteria.Tra le migliori al momento sono considerate quelle con l’elettrodo positivo (catodo) realizzato in LiFePO4  dette anche LFP (Litio-ferro-fosfato), che hanno la caratteristica di resistere agli stress termici edi perdere soltanto il 5% ogni anno della capacità di carica. Alla grande famiglia delle batterie Li-Ion appartengono anche le NMC (Nickel-Manganese-Cobalto), le LMO (LiMn2O4) con catodo in ossido di Mn e le LCO ( LiCoO2) con catodo all’ossido di cobalto e anodo in grafite. Queste ultime sono le meno sicure. La Nissan Leaf e la Chevrolet Volt (ibrida plug- in, vedi la nostra prova su strada) sono equipaggiate con batterie LMO raffreddate ad aria sulla Leaf, a liquido sulla Volt. La Tesla utilizza invece una batteria LCO raffreddata a liquido con tempo di ricarica relativamente breve (3,5 h). Batteria LCO anche per la Smart Fortwo elettrica. Come detto, il principale nemico delle batterie Li-ion è la temperatura elevata o troppo bassa. Per tale motivo nelle applicazioni automobilistiche sono sempre raffreddate (aria o liquido refrigerante). Il range che assicura  migliore durata ed efficienza varia tra  -10° e +30°C. Le singole celle non devono mai operare a temperatura maggiore di 130 °C poiché a 150 °C circa, il litio diventa instabile termicamente e tende ad infiammarsi con rischi di esplosione della batteria.

IL SOGNO DELLA RICARICA IN POCHI MINUTI

Il risultato sarebbe possibile grazie a un anodo (elettrodo negativo) “spugnoso” trattato al Grafene, che assicura un’efficienza superiore del 25% rispetto ad una batteria al litio con anodo in grafite. La sperimentazione è in fase avanzata anche in Italia e potrebbe portare ad una nuova generazione di batterie ricaricabili in pochi minuti, come ipotizza Vittorio Pellegrini direttore del GrapheneLabs. Anche la Sony sta sviluppando la sperimentazione sull’anodo Sn-Co-C (stagno-cobalto-carbonio) che dovrebbe permettere la ricarica al 90% in 30 minuti. Da citare inoltre gli anodi basati sull’ossido di Titanio (Li4Ti5O12) che offrono buona stabilità termica e chimica.