La soluzione per far durare di più la batteria di un’auto elettrica potrebbe risiedere nel disconnettere alcune celle.

La proposta consiste nel modificare il modo in cui le cellule si collegano durante il funzionamento. Grazie a interruttori elettronici e a un sistema di controllo in grado di adattare le connessioni, la batteria potrebbe smettere di dipendere dalle cellule più degradate e sfruttare al meglio quelle che conservano ancora una buona parte della loro capacità. Una soluzione che potrebbe rivelarsi particolarmente interessante per le auto elettriche ad alta autonomia e i camion elettrici.

Disconnettere le cellule più degradate per sfruttare meglio la batteria

In una batteria convenzionale, le cellule sono collegate seguendo una configurazione elettrica specifica. Anche se non tutte subiscono gli effetti del tempo o dei chilometri nello stesso modo, quelle che perdono prestazioni prima possono limitare l’energia utilizzabile dell’intera batteria. Questo è uno dei motivi per cui il deterioramento di una parte della batteria può finire per influenzare l’autonomia disponibile, anche se le altre cellule mantengono uno stato di salute relativamente buono.

L’architettura studiata dai ricercatori dell’Università Tecnologica di Chalmers, in Svezia, mira a risolvere questo problema attraverso una batteria riconfigurabile. Il sistema include interruttori elettronici che permettono di disconnettere le celle che presentano un comportamento peggiore e di modificare le connessioni affinché le restanti continuino a funzionare. In questo modo, una cella degradata non limiterebbe necessariamente le prestazioni dell’intera batteria.

Per valutare la proposta, il team ha fatto ricorso a modelli di batterie verificati sperimentalmente e a simulazioni su larga scala. I ricercatori hanno analizzato diverse chimiche, configurazioni elettriche, condizioni di utilizzo e schemi di invecchiamento, includendo variazioni tra le celle attraverso 1.000 simulazioni di Monte Carlo per ciascun scenario. Il lavoro ha inoltre preso in considerazione 20 modelli rappresentativi di auto elettriche di 15 produttori diversi.

I risultati indicano che il potenziale di miglioramento aumenta, in generale, con la tensione della batteria. Ciò rende questa tecnologia particolarmente interessante per veicoli dotati di numerosi gruppi di celle collegate in serie, come le auto elettriche ad ampia autonomia e i camion. Tuttavia, ottenere il massimo beneficio richiederebbe di controllare individualmente ciascuna cella, il che aggiungerebbe complessità e costi. Per questo motivo, un’applicazione commerciale probabilmente ricorrerebbe al controllo dei gruppi di celle per mantenere il sistema entro limiti ragionevoli.

Fino a 14 mesi in più prima di sostituire la batteria

Uno degli esempi analizzati dai ricercatori prevede l’uso di una batteria da 80 kWh. In questo scenario, un veicolo che percorre circa 12.000 chilometri all’anno raggiungerebbe il momento previsto per la sostituzione di una batteria convenzionale dopo dieci anni. Non a causa di malfunzionamenti, ma per perdita di capacità e, di conseguenza, di autonomia. Grazie al sistema riconfigurabile, tale momento verrebbe ritardato di circa 14 mesi, grazie a un migliore sfruttamento delle celle che mantengono uno stato di salute più favorevole.

È comunque consigliabile inserire i risultati nel loro contesto. Un miglioramento superiore al 20% rappresenta un limite teorico in condizioni ottimali, non un guadagno garantito per ogni auto elettrica. Sebbene la tecnologia sia stata oggetto di ricerche e test su prototipi industriali, non è ancora disponibile nei veicoli di produzione in serie. Saranno necessari test prolungati in condizioni reali per verificare di quanto possa aumentare la durata di vita e se il risparmio ottenuto compensi la complessità aggiuntiva.

Fonte | Nature