Come influisce la temperatura sulla capacità delle batterie EV?

Con le temperature in aumento in tutto il mondo, il servizio Copernicus sui cambiamenti climatici dell'Unione europea ha confermato che il 2023 è stato il quinto anno più caldo mai registrato. 

Se possiedi uno smartphone avrai notato che la temperatura ambientale influisce sulle prestazioni della batteria: ecco perché sullo schermo del telefono compaiono avvisi sulla temperatura. E come influiscono le temperature più fredde e più calde sull'autonomia dei veicoli elettrici?

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Di cosa ha bisogno una batteria

Le batterie agli ioni di litio (o Li-ion) sono il motore della maggior parte dei veicoli elettrici. Senza di esse, l'accumulo di energia nei veicoli elettrici non sarebbe possibile.

Una batteria agli ioni di litio contiene due tipi di elettrodi: anodo e catodo. Grazie alla loro notevole capacità di immagazzinare ioni di litio (energia), gli anodi e i catodi sono il motivo principale per cui vengono utilizzate nelle batterie dei veicoli elettrici. Per sapere di più sul funzionamento delle batterie agli ioni di litio, leggete il nostro blog: Come funzionano i veicoli elettrici?

Ciò che è importante notare sulle celle delle batterie agli ioni di litio è la loro temperatura ottimale, compresa tra 15 e 45 gradi Celsius. Cosa succede se le temperature non rientrano in questi parametri? 

Integrato in modo strategico, il sistema di gestione termica interna dell'EV (ITMS) monitora lo stato di salute della batteria per valutarne l'autonomia (chilometri) e la vita residua. Soprattutto, regola la temperatura della batteria per garantirne un funzionamento sicuro ed efficiente.

La temperatura della batteria può essere influenzata da fattori esterni e interni. Ad esempio, quando una batteria si carica, si crea molto calore (soprattutto con la ricarica rapida e ultra-rapida) che, se non controllato, può danneggiare la batteria. Quando l'ITMS segnala una temperatura elevata, il veicolo rilascia il liquido di raffreddamento per ridurre il calore della batteria. In genere, quando un veicolo registra per la prima volta una sessione di ricarica rapida, rilascia lentamente il refrigerante per garantire che la batteria non raggiunga mai la temperatura limite. Se il liquido di raffreddamento non è sufficiente, il veicolo riduce la velocità di ricarica, il che significa che il veicolo impiegherà più tempo per ricaricarsi, ma la batteria sarà protetta.

Quindi, cosa succede quando le temperature scendono sotto i 15 gradi Celsius?

Cosa causano temperature più basse alle batterie dei veicoli elettrici?

A causa della cinetica interna della cella della batteria, le temperature più basse rallentano la reazione chimica.

Cosa significa questo nella vita reale? Un'autonomia inferiore del 10-15%. 

Ad esempio, la Tesla Model Y raggiunge un picco tra 295 miglia (estate) e 215 miglia (inverno), mentre la Smart EQ scende tra 60 miglia (estate) e 45 miglia (inverno). 

Se desideri una risposta più scientifica, eccoti servito: gli anodi delle batterie sono fatti di materiali, come la grafite, che hanno strutture reticolari. Questo è importante perché quando una batteria si carica, gli ioni di litio si spostano dal catodo all'anodo e vengono immagazzinati in questa struttura reticolare. Questo processo è chiamato intercalazione. È necessaria una forza (in questo caso, la corrente) per spingere gli ioni nell'anodo e depositarli nella griglia. Se questo processo avviene quando fa freddo, gli ioni entrano più lentamente nell'anodo e l'accumulo di litio all'esterno può formare una placcatura metallica. Alcuni di questi ioni entreranno gradualmente nell'anodo nel corso del tempo, ma altri rimarranno placcati all'esterno, riducendo in modo permanente la capacità e aumentando la resistenza interna della batteria.

Come nel caso di temperature superiori a 45 gradi Celsius, quando la temperatura di una batteria EV scende sotto i 15 gradi l'ITMS entra in azione e riscalda lentamente la batteria. Quindi, perché non riscaldare la batteria più rapidamente?

Forzare la reazione chimica ad accelerare, in modo da caricare più rapidamente, può causare la formazione di dendriti nel litio, che a loro volta possono mandare in cortocircuito la cella. Per questo motivo l'ITMS riscalda la batteria gradualmente.

Purtroppo le temperature più rigide influiscono sulle prestazioni delle batterie agli ioni di litio, ma è possibile ridurre l'impatto sull'autonomia e sull'efficienza del veicolo elettrico.

Modi per ridurre l'esaurimento della batteria durante l'inverno

• Precondiziona il tuo EV: è meglio impostare la temperatura giusta già durante la ricarica per non sprecare batteria in viaggio.

• Utilizza i riscaldatori per sedili e volante, invece del riscaldamento dell'abitacolo: come per il punto precedente, il riscaldamento dell'intero veicolo elettrico può consumare notevoli quantità di energia, soprattutto se in auto ci sei solo tu. 

• Passa alla modalità ecologica: la maggior parte dei veicoli elettrici dispone di una modalità ecologica: usala! L'eco-mode regola automaticamente le impostazioni climatiche per favorire l'autonomia dell'EV.

• Parcheggia il tuo EV lontano dalla strada: se possiedi un garage o un posto auto al coperto, usalo! Anche se queste aree non sono mai calde, possono fare una leggera differenza per la capacità della batteria in inverno.

• Carica quando la batteria è calda (cioè dopo aver guidato): le batterie fredde non si caricano con la stessa velocità di quelle calde, questo è un dato di fatto. 

• Tieni d'occhio la salute della batteria durante tutto l'anno: mantieni la batteria in buono stato caricandola all'85%. L'ultimo 10-15% della batteria impiega più tempo a caricarsi e consuma molta più energia. Con questi accorgimenti, la batteria sarà più performante anche durante l'inverno. 

• Tenete conto di altri fattori che influiscono sulle prestazioni della batteria come le forti accelerazioni, il peso del carico e l'età della batteria.

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