Batterie auto elettriche: come sono fatte e quanto costano?

Come vi abbiamo raccontato nel precedente appuntamento di questa rubrica dedicata all’elettrificazione, che potete trovare qui, l’auto elettrica è nata parallelamente a quella più “tradizionale” alimentata da un motore a scoppio. Ma lo sviluppo delle batterie per auto elettriche è stato più lento delle auto a combustione. Solo da fine anni 90 infatti le auto a ibride a batterie sono diventate una realtà  commerciale. L’esigenza di una maggiore autonomia delle batterie per auto elettriche ha dato una spinta allo sviluppo di diversi tipi di batterie. In questo approfondimento vediamo quanti tipi di batterie per auto elettriche esistono e quanto costa cambiare una batteria su un’auto elettrica o ibrida.

Articolo aggiornato il 21 gennaio 2021

COME FUNZIONA UNA BATTERIA AUTO

Ma andiamo con ordine: come funziona una batteria? Su un’auto elettrica o ibrida la batteria è quel componente preposto all’accumulo e al successivo rilascio di energia sotto forma di elettricità. Una volta inviata al motore, viene da questo commutata in energia meccanica e trasmessa alle ruote, permettendo all’auto di muoversi. Il suo funzionamento si basa sul principio chimico del flusso di elettroni tra un elemento cedente (detto anodo, o polo negativo) e uno ricevente (detto catodo o polo positivo). Di questo processo fa parte un terzo attore, che è la sostanza all’interno della quale questo flusso di elettroni si muove, detta elettrolita. Si tratta di una sostanza che per buona parte della storia delle batterie si trovava allo stato liquido, ma che nel prossimo futuro sarà possibile trovare anche allo stato solido.

BATTERIE AUTO AL PIOMBO

Le primissime batterie auto nella seconda metà del 1800, erano al piombo. Per quanto questa abbia rappresentato gli albori della tecnologia delle batterie ricaricabili, è anche quella più utilizzata ancora oggi per le batterie ad acido libero, EFB e AGM delle auto tradizionali. Basti pensare che la Fiat Panda Elettra, prodotta in piccola serie tra il 1990 e il 1996, utilizzava ancora batterie al piombo. Richiedevano 10 ore di tempo per una ricarica completa e assicuravano un’autonomia di appena 100 km. Dello stesso periodo era anche la Cinquecento Elettra che utilizzava la medesima tecnologia. Oggi le batterie al piombo non sono più utilizzate sulle auto elettriche, ma restano in uso su muletti e traspallet. Il flusso di elettroni al loro interno avveniva tra un anodo di piombo (l’elemento cedente) e un catodo di perossido di piombo (elemento ricevente), immersi in una sostanza contenente acido solforico.

BATTERIE AUTO ELETTRICHE AL NICHEL-METALLO IDRURO

Le batterie per auto elettriche NiMH, hanno goduto di un ampio impiego in ambito automobilistico, tanto sulle auto elettriche, quanto sulle ibride. Le prime generazioni di Toyota Prius, ad esempio, erano dotate proprio di queste batterie. Per funzionare sfruttano un anodo in lega metallica e un catodo in nichel. Il loro più grande punto di forza era rappresentato dal lungo ciclo di vita, da 8 a 10 anni. Tuttavia, il loro rendimento non era dei migliori. Inoltre, erano afflitte da quello che negli anni è stato soprannominato effetto memoria delle batterie auto elettriche. In caso di ricariche parziali, le batterie abbassavano progressivamente la loro capacità di ricarica, andando di conseguenza a ridurre l’autonomia della vettura. La ricerca di una sempre maggiore efficienza ha portato al loro progressivo abbandono in favore delle batterie agli ioni di litio.

BATTERIE AUTO ELETTRICHE AGLI IONI DI LITIO

Evoluzione delle batterie al nichel-metallo idruro, le batterie auto elettriche agli ioni di litio sfruttano il lavoro di un anodo in litio e un catodo in carbonio. Sono tra le batterie maggiormente utilizzate su auto ibride ed elettriche. Il motivo sta tutto nella loro elevata densità energetica, che permette anche a batterie compatte e leggere di garantire ottime performance. L’autonomia della batteria di un’auto elettrica da 60 kW su un’utilitaria, può arrivare anche a 380 km, o più in base alla capacità. Inoltre, rispetto alle batterie descritte nel precedente paragrafo, non necessitano di una ricarica completa per funzionare correttamente. Esiste anche qualche lato negativo: le batterie agli ioni di litio garantiscono il massimo della loro efficienza soltanto in un range determinato di temperature, che va da -10° a +30°. Tuttavia le Case costruttrici sono riuscite a migliorarne la durata, tanto da offrire la garanzia batteria auto elettriche e ibride di 8 anni, salvo eccezioni.

BATTERIE AUTO ELETTRICHE ALLO STATO SOLIDO

Le batterie per auto elettriche allo stato solido sono un’evoluzione di quelle agli ioni di litio. Non a caso, sono note anche come batterie ai polimeri di litio. Ciò che le distingue dalle prime, in effetti, è la sostanza all’interno della quale si muove il flusso di elettroni, che non è più liquida, bensì solida. In questo modo è possibile aumentare ulteriormente la densità energetica della batteria e quindi l’autonomia. Queste batterie, quindi, permettono anche di ridurre al minimo l’ingombro in auto, assicurando il massimo dello spazio a passeggeri e bagagli. Si tratta comunque di tecnologie ancora in fase di sviluppo che saranno adottate in larga misura tra qualche anno.

COSTO SOSTITUZIONE BATTERIE AUTO ELETTRICHE

Quando si tratta di auto elettriche, uno degli argomenti su cui c’è più incertezza e confusione è quanto costa cambiare la batteria a un’auto elettrica. Sebbene si tratti di un’ipotesi piuttosto remota, la maggior parte dei Costruttori garantisce la batteria fino ad 8 anni con una capacità residua tra 70-80%. Per dare una risposta più precisa, abbiamo chiesto ai vari Brand il costo sostituzione batteria per le auto elettriche più diffuse. Qui sotto trovate i prezzi, manodopera e IVA inclusa che abbiamo scoperto nell’indagine manutenzione auto elettriche e ibride:

– Nissan Leaf: 213 euro/kWh (costo sostituzione batteria 40 kWh – 8.540 euro IVA e MDP incl.);

– Volkswagen eGolf: 649 euro/kWh (costo sostituzione batteria 35,8 kWh – 23.248 euro IVA e MDP incl.);

– Smart fortwoEQ: 646 euro/kWh (costo sostituzione batteria 17,6 kWh – 11.385 euro IVA e MDP incl.);

– Smart forfourEQ: 646 euro/kWh (costo sostituzione batteria 17,6 kWh – 11.385 euro IVA e MDP incl.);

– Citroen C-ZERO: 1.448 euro/kWh (costo sostituzione batteria 14,5 kWh – 21.006 euro IVA e MDP incl.).