Come è noto, le celle delle batterie agli ioni di litio possono assumere forme diverse. Inizialmente si è puntato più su un formato cilindrico, ma in tempi recenti sono comparsi anche quelli a sacchetto e quelli prismatiche.
Le celle prismatiche, in particolare, insieme a quelle cilindriche, sembrano quelle dagli sviluppi più promettenti. Anzi, per quanto con le 4680 di Tesla, BMW e altri sembrino traghettare le cilindriche verso un futuro roseo, sono le prismatiche, a detta di molti analisti, che potrebbero alla fine prendere il sopravvento.
Come funzionano
Partiamo dal funzionamento: le celle prismatiche, come le cilindriche, sono agli ioni di litio e quindi sfruttano la presenza di due elettrodi, un separatore e un elettrolita.
Più nel dettaglio, adottano un anodo (elettrodo negativo), composto in grafite o in silicio, e un catodo (elettrodo positivo), realizzato con ossido metallico di litio addizionato con vari altri elementi come nichel, manganese e cobalto. Sono divisi da un separatore, solitamente in materiale plastico.
Elettrodi e separatore sono realizzati in fogli e sono poi immersi in un elettrolita (quasi sempre liquido) che consente il passaggio da un elettrodo all’altro nei due sensi in base al fatto che si stia immagazzinando o cedendo energia.
Due tipi di celle prismatiche
Le celle prismatiche, come le altre, sono celle la cui componente attiva è racchiusa in un involucro rigido. Il vantaggio che offrono rispetto alle celle cilindriche riguarda la gestione dello spazio all’interno del pacco batteria stesso: grazie alla loro forma rettangolare possono essere piazzate una a fianco all’altra con ingombri minimi.
Esistono due tipi di celle prismatiche: quelle in cui i fogli degli elettrodi e del separatore sono impilati uno sopra l’altro e quelle in cui sono arrotolati su se stessi e poi appiattiti. A parità di volume, le celle prismatiche con fogli impilati possono rilasciare più energia contemporaneamente, offrendo prestazioni migliori, mentre le celle prismatiche appiattite contengono più energia, offrendo una durata maggiore.
- Celle prismatiche con fogli impilati: maggiori prestazioni
- Celle prismatiche con fogli arrotolati e appiattiti: maggiore durata
Una cella prismatica CATL con chimica nichel-manganese-cobalto
Dove si usano
Le celle prismatiche sono generalmente di grandi dimensioni. Il fatto che siano ingombranti (il lato lungo può arrivare a superare i 20 cm) le rende adatte principalmente per i sistemi stazionari di accumulo dell'energia e nei veicoli elettrici.
Meno facile è utilizzarle per dispositivi che richiedono batterie più piccole, come bici elettriche, computer portatili o cellulari. In generale, si pensa che le celle cilindriche siano più adatte a usi in cui si richiede una potenza maggiore, mentre quelle prismatiche vadano meglio quando si vuole ottimizzare l’efficienza energetica. Ma con gli ultimi sviluppi tecnologici questa sorta di linea di confine si fa sempre più labile.
Tesla monta celle prismatiche con chimica LFP sulle versioni RWD della Tesla Model 3
Perché potrebbero prendere il sopravvento
Come detto, le celle cilindriche sono al momento le più diffuse quando si parla di auto elettriche. Ma le cose stanno cambiando, principalmente per due motivi.
- Il primo riguarda il fatto che sono prodotte con processi più semplici e quindi, generalmente, meno costosi. Inoltre, essendo più grandi, se ne usa un numero minore all’interno di un pacco batteria, semplificando così connessioni, componenti accessori e collegamenti elettrici.
- Il secondo riguarda il fatto che sono al momento le più usate per le batterie al litio-ferro-fosfato. Si tratta di una chimica in forte evoluzione, che permette di ridurre ulteriormente i costi per la presenza di materie prime meno care e più facili da reperire e che, grazie ai progressi recenti, stanno limando il gap di prestazioni con le batterie agli ioni di litio con chimica tradizionale.
Come evolve il mondo delle batterie