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Batteria auto elettrica, quanto dura, quando si cambia

La durata delle batterie per auto elettriche ed ibride dipende dalla tecnologia utilizzata e da alcuni fattori che ne accorciano capacità e durata nel tempo diversamente per le batterie al nichel rispetto a quelle agli ioni di litio.

La durata della batteria dell’auto elettrica è uno dei fattori principali nella diffusione delle auto elettriche. Nessuno può negare che il futuro prossimo dell’autotrazione dipenderà molto dalle caratteristiche delle batterie e dalla loro evoluzione tecnica, sia che si parli di auto ibride che di elettriche vere e proprie.

Qual è la vita utile di una batteria per autotrazione? Quali sono i fattori che ne influenzano la durata? Cerchiamo di rispondere a questi quesito andando per ordine per fornire informazioni maggiori su uno dei componenti più costosi di un’auto elettrica…

Quanto durano le batterie di un’auto elettrica e ibrida?

La vita utile e la durata di una batteria auto dipende di base dalla tecnologia impiegata: le più diffuse sono quelle Ni-MH (nichel-idruri metallici) e Li-ion (ioni di litio), ma la tendenza è all’utilizzo di quest’ultimo tipo per due motivi precisi: minore volume e peso a parità di energia immagazzinata: fino a 160 Wh/kg, contro i 120 Wh/kg delle migliori Ni-MH e seconda ragione non hanno “effetto memoria”.

I costruttori di auto ibride o elettriche garantiscono la durata delle batterie per un chilometraggio che varia a seconda della casa o del modello.

Quando vanno sostituite le batterie ad un’auto elettrica? (SoH)

La sostituzione di una batteria di un’auto elettrica va fatta quando non è più efficiente ed ha perso la capacità di immagazzina energia e rendimento.
Il rendimento (o SoH, Status of Health) sotto al quale si rende necessaria la sostituzione varia tra il 70 e l’80%, a seconda del costruttore.
Nella maggior parte dei casi viene sostituito l’intero pacco batterie, ma alcune case, come la Renault, possono decidere di intervenire sulla singola cella guasta, se l’intervento viene considerato risolutivo.

Batteria auto elettrica renault zoe 40 300 km
In caso di batteria esaurita Renault interviene sulla singola cella guasta

Durata batterie nichel-idruri metallici Ni-MH

Quanto durano le batterie al Ni-MH (nichel-idruri metallici)? Queste sono state le prime a essere impiegate sui moderni mezzi elettrici, sostituendo quelle al piombo e sono state ottimizzate nel tempo: Toyota le ha utilizzate fino alla penultima generazione della Prius, per la quale le garantiva 5 anni o 100.000 km.

Effetto memoria sulle battrie al Ni-Mh

Il difetto principale di questa batteria al nichel-idruri metallici è la presenza di un parziale “effetto-memoria”, ovvero la riduzione della capacità di immagazzinare energia in caso di ricariche effettuate quanto la batteria non è scarica, con la necessità di effettuare cicli di carica e scarica per recuperarne la capacità (come accadeva con i nostri telefoni cellulari prima dell’avvento delle batterie al litio).

batterie al Ni-MH toyota prius
La terza generazione della Toyota Prius utilizza batterie al Ni-MH (nichel-idruri metallici)

Durata batterie agli ioni di litio (Li-ion)

Quando durano le batterie delle auto agli ioni di litio? Queste sono utilizzate universalmente sui veicoli elettrici e ibridi, grazie all’assenza dell’effetto memoria e alla maggiore densità di energia. Sono caratterizzate inoltre da una bassa corrente di autoscarica, quindi l’energia immagazzinata cala molto lentamente durante i periodi di non utilizzo.

Possono essere ricaricate a qualunque livello di carica si trovino, ma hanno un progressivo decadimento prestazionale, acuito dagli sbalzi termici (soffrono temperature inferiori ai -10°C e superiori ai 30°C).
In ogni caso la vita utile è maggiore di quelle Ni-MH, infatti sulla nuova Prius sono garantite per 8 anni o 300.000 km, mentre gli altri costruttori coprono con la garanzia chilometraggi inferiori.

Batteria auto agli ioni di litio della Nissan Leaf 3.Zero da 40 kWh
Batteria auto agli ioni di litio della Nissan Leaf 3.Zero da 40 kWh

Batteria auto elettrica, cosa incide sulla durata? Come allungare la loro vita…

Come detto, le batterie al litio non soffrono dell’effetto memoria, ma si danneggiano irreversibilmente se la tensione della singola cella scende sotto i 3 V. Ovviamente sulle auto elettriche l’elettronica di gestione evita questo problema.

Possiamo quindi affermare che minore è la profondità di scarica (DoD, Depth of Discharge), maggiore sarà la durata della batteria.
Anche le ricariche frequenti aumentano la vita della batteria al litio. Come succede per i nostri smartphone, sono però necessarie periodiche calibrazioni delle batterie, gestite dal sistema “intelligente” che le controlla.

Nella tabella vediamo come la DoD influisca profondamente sulla durata delle batterie, in maniera più incisiva su quelle con tecnologia al litio

L’alta temperatura riduce la capacità delle batterie agli ioni di litio

Il nemico principale delle batterie al litio è l’alta temperatura, che ne riduce la capacità e la vita utile, in maniera più marcata rispetto alle basse temperature. L’esposizione alle alte temperature avviene anche nel caso di ricarica a elevato voltaggio, tipico delle colonnine di ricarica “veloce”.
Ma purtroppo anche la ricarica a basso voltaggio non è esente da difetti, in quanto tende con il tempo a ridurre la capacità della batteria, anche se ne prolunga la vita utile.

Infatti sui modelli di alta gamma, come le Tesla, ma anche sulla Renault Zoe (vedi tabella sotto) ed altre, il raffreddamento delle batterie è a liquido: ciò permette, secondo i dati raccolti dalla casa americana, di mantenere una capacità di carica pari al 90% circa di quella originaria, anche dopo 200.000 km.

Batteria Renault Zoe perdita efficienza nel tempo e con i cicli di carica scarica
Perdita efficienza nel tempo per la batteria LG della Renault Zoe in base alla temperatura e cicli.

Durata batterie auto grafico km su percentuale di carica della Tesla S e X
Come diminuisce la capacità di carica in base al chilometraggio sulle batterie auto della Tesla

Batterie auto durata Tesla S e X
Andamento della capacità residua di carica in base ai cicli di ricarica sulle Tesla S e X

Durata media batteria auto elettrica

Insomma avrai capito che la batteria dell’auto elettrica è soggetta ad usura con una durata media limitata nel tempo che va da 8 a 10 anni o fino a 160.000 km, anche se ci sono casi di Tesla in america utilizzate da tassisti che hanno superato i 500.000 km.
La durata media delle batterie agli ioni di litio può essere considerata di 8-10 anni (periodo dopo il quale bisogna preventivarne il cambio) o 500-1.000 cicli di carica. I produttori di batterie solitamente garantiscono un chilometraggio compreso tra 100.000 e 160.000 chilometri.

Ma la rapidità di ricarica, il numero elevato di cicli di ricarica, lo stile di guida eccessivamente sportivo e temperature estremamente alte o basse sono tutte fonti di stress, che contribuiscono ad accelerare il processo di invecchiamento delle batterie.

Consiglio ricarica: uno dei consigli da seguire nell’uso è di caricarla se possibile non oltre l”80% e non scendere sotto il 20%.

Dati delle batteria nel cloud Bosch

Bosch sta creando un sistema per raccogliere i dati delle batterie elettriche in cloud con lo scopo di riconoscere e contrastare le cause di deterioramento analizzandone in tempo reale lo stato: obbiettivo è di fornire ai guidatori direttamente sul quadro strumenti consigli di guida personalizzati per conservare la potenza della batteria nel tempo.

Basf sta invece mettendo a punto una nuova batteria agli ioni di litio con misure inferiori per percorrenze di 600 km e ricarica in 15 minuti.

Guarda anche il video della Renault Zoe dove Salvatore Perna durante la prova parla anche di ricarica, durata ed efficienza della batteria

Prova Renaul Zoe con batteria elettrica

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Manuel Cerfeda

Da sempre appassionato di automobilismo e di scrittura. È ingegnere e lavora nel campo delle energie rinnovabili. Ama leggere libri di tecnica motoristica e automobilistica, in particolare sulla storia della Formula 1 e delle auto da competizione in genere. Molto attratto dalle auto storiche, in particolare le youngtimer: il suo sogno è una Porsche 911 Carrera 4 Targa, serie 964 del 1989. Possibilmente rossa. E' autore umoristico e satirico: scrive sulla rivista “L’odio digitale” e ha pubblicato i libri “Autopsie ipocaloriche e altri metodi per perdere peso” e “L'anagramma di derma (non madre, quell'altro)”.
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