1000 cicli di ricarica completi con l’auto elettrica

La batteria è il cuore di un’auto elettrica. Immagazzina l’energia elettrica che aziona il motore e determina l’autonomia e la potenza del veicolo. Ma come vengono prodotte le batterie per le auto elettriche, quali materie prime sono necessarie e a quanto ammontano i costi? E cosa succede alla batteria alla fine del suo ciclo di vita? 

Composizione: di cosa è fatta una batteria? 

In poche parole, una batteria è composta da quattro componenti principali: 

1. Catodo (polo negativo): è il polo negativo della batteria. 
2. Anodo (polo positivo): è il polo positivo della batteria. 
3. Separatore: il separatore separa il catodo dall’anodo. 
4. Elettroliti: gli elettroliti liquidi si trovano tra i due poli. Consentono il flusso di ioni tra l’anodo e il catodo, a seconda che la batteria si stia caricando o scaricando. 

Le batterie per trazione, come quelle utilizzate nelle auto elettriche, hanno diverse denominazioni, tra cui accumulatori ad alta tensione, batterie di trazione o batterie a ciclo, e sono costituite da diverse batterie singole collegate tra loro. Queste singole batterie, a loro volta, sono composte da celle o blocchi di celle collegati in serie o in parallelo. La batteria di trazione nella maggior parte delle auto elettriche fornisce una tensione di 400 volt, nella Porsche Taycan addirittura di 800 volt.  

Le batterie per auto elettriche devono essere da un lato il più possibile piccole e leggere, dall’altro anche potenti e durevoli. Per questo motivo, nelle moderne auto elettriche vengono utilizzate principalmente batterie agli ioni di litio e raramente batterie ai polimeri di litio. 

Estrazione delle materie prime: la sostenibilità è in primo piano     

La produzione di una batteria è un processo complesso che prevede diverse fasi. In primo luogo, si devono ricavare le materie prime per i singoli componenti della batteria.Tra questi vi sono soprattutto litio, cobalto, nichel, manganese e grafite, estratti in diversi paesi con diversi standard ecologici e sociali.  

Produzione e costi 

Dopo l’estrazione delle materie prime, queste vengono trasformate in celle che costituiscono il cuore della batteria. Le celle vengono raggruppate in moduli che a loro volta vengono collegati per formare un pacco batterie. Il pacco batterie contiene il sistema di gestione della batteria, responsabile del monitoraggio e del controllo della batteria.  

I costi di produzione delle batterie sono diminuiti notevolmente negli ultimi anni grazie al miglioramento della tecnologia e allo sfruttamento delle economie di scala. Secondo uno studio dell’Istituto Fraunhofer per la ricerca sui sistemi e l’innovazione ISI, nei prossimi anni i costi di produzione delle celle potrebbero essere nettamente inferiori a 100 euro per kWh. Si tratta del prezzo al quale le auto elettriche potrebbero competere con motori a benzina e diesel comparabili.  

Durata in un’auto elettrica: 1000 cicli di ricarica completi 

La durata delle batterie è influenzata da diversi fattori:  

• Cicli di ricarica: più cicli di ricarica compie una batteria, più si usura nel corso del tempo. 
• Temperatura: le temperature elevate possono ridurre notevolmente la durata delle batterie. Il calore accelera le reazioni chimiche all’interno della batteria e porta a un’usura più rapida. 
• Scarica profonda: se una batteria si scarica troppo (al di sotto della tensione minima raccomandata), questo può comprometterne la durata. 
• Stoccaggio: il modo in cui vengono conservate le batterie è importante. Uno stoccaggio prolungato a carico pieno o estremamente basso può portare a perdite di capacità. 
• Qualità: le batterie di alta qualità in genere durano più a lungo rispetto ai modelli di bassa qualità. 
• Età: anche se una batteria non viene usata spesso, con il passare del tempo invecchia e perde capacità. 

Di norma, le batterie delle auto elettriche devono avere un chilometraggio minimo compreso tra 150 e 200 mila chilometri. Ciò corrisponde a circa mille cicli di ricarica completi. Tuttavia, con l’aumento delle capacità delle batterie e l’autonomia più elevata per ogni ricarica, è probabile che i requisiti in termini di numero di cicli di ricarica diminuiscano.  

All’inizio di gennaio, l’annuncio di Powerco, una società di batterie che opera a livello globale per il Gruppo Volkswagen, ha suscitato scalpore. Il loro partner, l’azienda statunitense QuantumScape, è stato in grado di dimostrare risultati eccezionali con le nuove celle a stato solido nei test iniziali. Le batterie basate sulla nuova tecnologia dovrebbero avere ancora più del 95% della loro capacità anche dopo una distanza di 500.000 chilometri.  

Second life: le batterie vengono utilizzate nel funzionamento stazionario 

Le batterie che non sono più abbastanza potenti per l’uso in auto non sono affatto prive di valore. Di solito hanno ancora un contenuto energetico dal 70 all’80% della loro capacità originaria. È quindi consigliabile, sia dal punto di vista economico che ambientale, garantire una seconda vita (second life) alle batterie scartate nel funzionamento stazionario. Così, all’interno del gruppo Volkswagen si stanno portando avanti vari progetti di grandi sistemi di accumulo second life, in cui numerose batterie usate di veicoli vengono unite per dar vita a batterie enormi, sia negli stabilimenti Volkswagen che in progetti di collaborazione con società di distribuzione e città.  

Riciclaggio: recupero di materie prime pregiate 

Se una batteria arriva al termine del suo ciclo di vita, deve essere smaltita o riciclata in modo appropriato. Riciclare le batterie per auto elettriche è una sfida, in quanto sono composte da diversi materiali che devono essere separati. Ma il riciclaggio ha anche dei vantaggi, in quanto recupera preziose materie prime che possono essere riutilizzate per nuove batterie. Secondo Volkswagen, una batteria agli ioni di litio di circa 400 kg con una capacità di 50 kWh contiene attualmente circa 8 kg di litio, 12 kg di manganese, 9 kg di cobalto, 41 kg di nichel e 71 kg di grafite.  

Il reparto «Ricerca e sviluppo» del gruppo Volkswagen ha trovato una soluzione di riciclaggio e l’ha resa disponibile per la produzione in serie insieme a Volkswagen Group Components. Si tratta di una procedura innovativa e sostenibile per il riciclaggio delle batterie, che ora viene impiegata per la prima volta in un impianto pilota presso lo stabilimento tedesco di Salzgitter, con l’obiettivo di riciclare oltre il 90% della batteria e di reimmettere nel ciclo materiali riciclabili come cobalto, nichel, manganese o litio. Per la Svizzera è ipotizzabile una soluzione a livello nazionale. Con circa 150’000 veicoli elettrici in circolazione, e la tendenza è in forte aumento, il potenziale di recupero di materiali riciclabili rari non è da trascurare e rappresenta un passo importante verso l’economia circolare.