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Sulle strade odierne dominano due distinte categorie di veicoli:i veicoli elettrici (EV) e le auto convenzionali con motore a combustione interna (ICE). Sebbene condividano un obiettivo comune, ovvero il trasporto di passeggeri, esistono profonde differenze nel modo in cui si alimentano, in particolare quando si tratta della tecnologia delle batterie.
Sia i veicoli elettrici che quelli ICE si affidano alle batterie per immagazzinare energia elettrica. Le batterie dei veicoli elettrici vengono caricate da fonti esterne come caricabatterie domestici o stazioni pubbliche. Le auto ICE, al contrario, utilizzano una batteria al piombo che viene costantemente ricaricata dall’alternatore del motore. Una volta caricate, entrambe le batterie garantiscono che i sistemi elettrici del veicolo funzionino indipendentemente dalla rete. Le somiglianze si fermano qui; iniziano le differenze.
Dal punto di vista ingegneristico, le batterie provengono essenzialmente da mondi diversi. Il pacco batteria di un veicolo elettrico è paragonabile a un materasso a due letti:pesa mezza tonnellata, composto da centinaia di celle e costruito con una serie di metalli rari. La batteria di un’auto ICE è una semplice unità al piombo, piccola, poco costosa e ben conosciuta. Per evidenziare le disparità, esaminiamole attraverso tre lenti:chimica, dimensione e capacità energetica.
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Le batterie al piombo, utilizzate nei veicoli ICE da oltre un secolo, contengono biossido di piombo, solfato di piombo, acido solforico e piombo puro. Gli elettrodi sono principalmente ossidi di piombo, occasionalmente miscelati con stagno, antimonio o calcio. Il resto della batteria è generalmente in plastica.
I veicoli elettrici utilizzano quasi universalmente la chimica degli ioni di litio. Le batterie agli ioni di litio sono apprezzate per la loro leggerezza e l'elevata densità di energia, che le rendono ideali anche per smartphone, tablet e laptop. Oltre al litio, le batterie dei veicoli elettrici spesso incorporano manganese, cobalto, nichel e composti a base di carbonio come grafite e acciaio. Sebbene non siano classificati come metalli delle terre rare, molti di questi materiali sono scarsi, motivo per cui le batterie usate dei veicoli elettrici vengono spesso riciclate per il loro prezioso contenuto.
Anche le batterie al piombo vengono ampiamente riciclate:circa il 99% delle unità esaurite viene recuperato per ottenere piombo. Sebbene il processo di estrazione sia poco costoso, comporta rischi significativi per l'ambiente e la salute, che possono annullare i benefici del riciclaggio.
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Le batterie ICE sono progettate solo per alimentare l'elettronica e l'accensione di un'auto e vengono ricaricate continuamente mentre il motore è in funzione. Le batterie dei veicoli elettrici, tuttavia, devono fornire energia sufficiente per muovere l’intero veicolo per ore senza ricarica. Questo requisito porta ad un massiccio aumento di dimensioni e peso.
Una batteria al piombo standard pesa in genere 30-50 libbre. Una batteria per veicoli elettrici può variare da 1.000 a 2.000 libbre. Per darti un esempio concreto, la batteria da 40 kWh della Nissan Leaf misura circa 62×47×10,5 pollici, ovvero circa 30.000 pollici cubi, le dimensioni di un materasso a due letti.
Le batterie dei veicoli elettrici sono spesso nascoste sotto il pavimento del veicolo per massimizzare lo spazio e distribuire il peso in modo efficiente. Questo posizionamento aiuta anche a proteggere il pacco dagli urti e mantiene basso il baricentro del veicolo.
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Le batterie agli ioni di litio vantano una densità energetica di circa 150-250 Wh/kg, rispetto ai 30-40 Wh/kg delle batterie al piombo-acido. Inoltre, hanno una densità di massa inferiore (il litio è meno denso del piombo), il che rende le batterie per veicoli elettrici più efficienti dal punto di vista energetico e dello spazio.
La capacità tipica delle batterie dei veicoli elettrici varia da 75 kWh a 135 kWh, con i camion elettrici più grandi che spingono oltre i 200 kWh. Una singola carica può fornire un’autonomia di circa 200 miglia. Al contrario, una batteria al piombo-acido standard da 12 V contiene circa 48 Ah, ovvero poco meno di 0,6 kWh. Per eguagliare l'energia di una batteria per veicolo elettrico da 100 kWh, sarebbero necessarie più di 160 batterie al piombo-acido.
