Composizione della batteria del veicolo elettrico | Celle, moduli e pacco

Composizione della Batteria per Veicoli Elettrici

I veicoli elettrici sono emersi come una valida alternativa di trasporto, spinti dalla necessità di sicurezza energetica, la pressione per mitigare il cambiamento climatico e la crescente domanda di energia. La componente della batteria gioca un ruolo chiave nell’adozione di questi veicoli, definendo il loro costo, autonomia e sicurezza. La batteria per auto elettrica (nota come batteria per veicolo elettrico – EV) è una batteria ricaricabile utilizzata per alimentare i motori elettrici di un veicolo elettrico a batteria (BEV) o di un veicolo elettrico ibrido (HEV).

Differenze e Caratteristiche

Le batterie per auto elettriche si differenziano dalle batterie SLI (avviamento, illuminazione e accensione) poiché sono progettate per fornire energia per periodi prolungati e sono batterie a ciclo profondo. Caratterizzate da un alto rapporto potenza-peso, energia specifica e densità energetica; batterie più piccole e leggere sono preferibili poiché riducono il peso del veicolo e ne migliorano le prestazioni. Le recenti evoluzioni nella tecnologia delle batterie agli ioni di litio hanno eliminato le limitazioni precedenti, rendendo le batterie agli ioni di litio e polimeri di litio le più comuni nei veicoli elettrici moderni.

Composizione di una Batteria EV

La composizione di una batteria EV può variare leggermente a seconda del tipo di veicolo elettrico, ma generalmente sono composte da Celle Elettrochimiche, che convertono l’energia chimica immagazzinata in energia elettrica attraverso un processo elettrochimico. I Moduli di Batteria sono un insieme di celle, collegate in serie e parallelo per soddisfare i requisiti totali di tensione e corrente del modulo. Il Pacco Batteria è la forma finale della batteria installata in un veicolo elettrico. La raccolta dei dati dai sensori del pacco e l’attivazione dei relè del pacco sono compiute dall’unità di monitoraggio della batteria (BMU) o dal sistema di gestione della batteria (BMS).

Tipi di Batterie agli Ioni di Litio per Auto

• Ossido di Litio-Cobalto (LiCoO₂): Molto stabile, ma con capacità inferiori rispetto a quelle basate su ossidi di Nichel-Cobalto-Alluminio (NCA). Utilizzato in telefoni cellulari, tablet, laptop e fotocamere.
• Ossido di Litio-Manganese (LiMn₂O₄): Materiale promettente con struttura spinello cubica, utilizzato in utensili elettrici, dispositivi medici e powertrain.
• Ossido di Litio-Nichel-Manganese-Cobalto (LiNiMnCoO₂) – NMC: Combinazione di nichel, manganese e cobalto, utilizzata per utensili elettrici, e-bike e altri powertrain elettrici.
• Fosfato di Ferro-Litio (LiFePO₄) – LFP: Recente, candidato per la produzione su larga scala, utilizzato in veicoli elettrici e applicazioni stazionarie su larga scala. Tensione di lavoro = 3.0 ~ 3.3 V. Durata del ciclo varia da 2,700 a oltre 10,000 cicli.
• Ossido di Litio-Nichel-Cobalto-Alluminio (LiNiCoAlO₂) – NCA: Apparso nel 1999, offre alta energia specifica, lunga durata e buona potenza specifica. La capacità di stoccaggio utilizzabile è circa 180 a 200 mAh/g.

Queste batterie rappresentano una svolta per la competitività dei veicoli elettrici rispetto ai loro omologhi a benzina, nonostante le sfide rimanenti, soprattutto in termini di costo.