Batterie dei veicoli elettrici: materiali, costi e durata

Quali materiali vengono utilizzati per realizzare le batterie delle auto elettriche? Quanto costano le batterie? Quanto possono durare?

Batterie dei veicoli elettrici – La chimica delle batterie ha fatto molta strada da quando nel 1800 Alessandro Volta annunciò alla comunità scientifica l’invenzione della pila, da lui chiamata “organo elettrico artificiale” e paragonata all’organo elettrico del pesce torpedine.

Oggi, le batterie dei veicoli elettrici immagazzinano elevate quantità di energia che possono essere scaricate rapidamente, in modo sicuro e senza intoppi, dando ai veicoli elettrici un’accelerazione istantanea, un handling reattivo e tempi di ricarica rapidi.

Materiali delle batterie dei veicoli elettrici

La maggior parte delle batterie per veicoli elettrici sono a base di litio più un mix di cobalto, manganese, nichel, grafite e altri componenti primari. Alcuni di questi materiali sono più difficili da trovare rispetto ad altri, anche se nessuno dovrebbe essere classificato come “metallo delle terre rare”.

Ci sono questioni importanti che riguardano la produzione delle batterie che devono essere riconosciute e affrontate. Ad esempio, oltre il 60% dell’offerta globale di cobalto proviene dalla Repubblica Democratica del Congo, che ha una cattiva reputazione in materia di diritti umani. Organizzazioni internazionali, infatti, denunciano da anni pratiche di sfruttamento del lavoro legate alla produzione di cobalto.

Che cosa si può fare per quanto riguarda i problemi di approvvigionamento delle batterie per veicoli elettrici?

In primo luogo, le aziende devono essere ritenute responsabili dell’attuazione e dell’applicazione di politiche finalizzate all’uso esclusivo di materiali di provenienza etica.

Alcune aziende sono partite bene. Tesla, per esempio, per il suo impianto di produzione di batterie si è impegnata a reperire materiali solo dal Nord America. Anche il fornitore di batterie LG Chem sostiene di aver smesso di utilizzare cobalto proveniente da paesi afflitti da instabilità politica.

In secondo luogo, il riciclo può aiutare a ridurre la necessità di cercare materiali per le batterie. Il cobalto è completamente riciclabile e circa il 15% del consumo di cobalto negli Stati Uniti proviene oggi da rottami riciclati.

In terzo luogo, la tecnologia delle batterie continua a migliorare. Il litio-titanato e il fosfato di ferro-litio, ad esempio, stanno acquisendo sempre più importanza nel mercato dei veicoli elettrici e non hanno bisogno di cobalto.

Anche altri prodotti chimici per batterie che si basano su magnesio, sodio o litio-zolfo cominciano ad emergere, in quanto hanno il potenziale per battere le batterie agli ioni di litio in termini di densità di energia e costo.

Costo delle batterie dei veicoli elettrici

Il prezzo delle batterie agli ioni di litio è sceso drasticamente, poiché la loro scala di produzione è aumentata e i produttori hanno sviluppato metodi più economici.

Quando nel 2010 sono stati introdotti i primi veicoli elettrici sul mercato di massa, i loro pacchi batterie costavano circa 1.000 dollari per chilowattora (kWh). Oggi, il pacco batteria di Tesla Model 3 costa circa 190 dollari per kWh e quello della Chevrolet Bolt di General Motors circa 205 dollari per kWh. Un calo dei prezzi di oltre il 70% in soli sei anni!

Si prevede che i veicoli elettrici costeranno lo stesso di un equivalente veicolo a benzina quando il prezzo delle batterie scenderà tra i 125 e i 150 dollari per kWh. Gli analisti prevedono che questa parità di prezzo potrà essere raggiunta già nel 2023. Altri studi prevedono che il prezzo di una batteria agli ioni di litio scenderà a 73 dollari per kWh entro il 2030.

Durata della batteria dei veicoli elettrici

Come i motori dei veicoli convenzionali, le batterie dei veicoli elettrici sono progettate per una lunga durata, ma alla fine necessariamente si logorano.

Attualmente, la maggior parte dei produttori – come Nissan e Renault – offre per le proprie batterie una garanzia di 8 anni o 160.000 km (a seconda della condizione che si verifica prima).

Alcuni produttori hanno esteso ulteriormente la copertura negli stati – come ad esempio la California – in cui è richiesta una durata della garanzia almeno decennale per le batterie dei veicoli a emissioni zero o a basse emissioni (che includono ovviamente i veicoli 100% elettrici).

Sicurezza delle batterie dei veicoli elettrici

I veicoli elettrici devono essere sottoposti agli stessi (rigorosi) test di sicurezza e soddisfare gli stessi standard di sicurezza richiesti per i veicoli convenzionali, nonché standard specifici per gli EV atti – in caso d’incidente – a limitare la fuoriuscita di sostanze chimiche dalle batterie, a mantenere fisse le batterie e a isolare il telaio dal sistema ad alta tensione (per evitare scosse elettriche).

Inoltre, i veicoli elettrici tendono ad avere un baricentro più basso rispetto ai veicoli convenzionali, caratteristica che li rende meno soggetti a ribaltamenti e che migliora la qualità della guida.

 [Fonte: Union of Concerned Scientists]