Quant'è aumentata la densità delle batterie delle auto elettriche?

Negli ultimi dieci anni le batterie delle auto elettriche hanno compiuto un salto tecnologico enorme. E questo salto tecnologico ha portato vantaggi in termini di prestazioni e densità energetica. Riguardo alla densità energetica, cioè la quantità di energia che riescono a immagazzinare a parità di peso, questa è passata da circa 180-200 Wh/kg del 2015 agli attuali 280-300 Wh/kg delle celle più evolute.

In termini pratici significa quasi il 60% di energia in più senza aumentare dimensioni e massa. È uno dei motivi per cui oggi un SUV elettrico può superare i 600 o addirittura i 700 km di autonomia, mentre dieci anni fa percorrenze simili richiedevano batterie molto più grandi e pesanti.

Ma come si è arrivati a questo risultato? Non grazie a una singola invenzione rivoluzionaria, bensì a una lunga serie di miglioramenti che hanno interessato ogni componente della batteria.

Evoluzione senza sosta

Partiamo dall'inizio. Nel 2008 viene messa in commercio la Tesla Roadster. È la prima auto elettrica della storia con batterie agli ioni di litio. Negli anni a seguire arrivano altri modelli. Dalla Nissan Leaf (2010) alla Renault Zoe (2013) passando per la Tesla Model S (2012).

La Tesla Roadster è stata la prima con batteria NMC

In quegli anni il mercato è dominato dalle prime celle agli ioni di litio con chimica NMC e NCA. Sono già affidabili, ma i catodi contengono percentuali relativamente basse di nichel e gli anodi in grafite offrono margini di miglioramento ancora ampi. Le migliori celle in commercio si fermano intorno ai 180-200 Wh/kg e, per ottenere autonomie elevate, è necessario installare pacchi batteria molto grandi e pesanti.

Migliorano chimica e catodi

Il primo grande salto arriva proprio dall'evoluzione della chimica. L'aumento della percentuale di nichel nei catodi NMC – passando progressivamente dalle celle NMC 111 alle più recenti NMC 811 – permette di accumulare una quantità sempre maggiore di energia nello stesso volume. Parallelamente migliorano anche gli anodi in grafite, ottimizzati per ospitare un numero crescente di ioni di litio durante i cicli di carica e scarica. Tra il 2016 e il 2020 questi interventi consentono di portare la densità energetica oltre i 240 Wh/kg.

Il cambio di formato e di architettura

Successivamente l'attenzione dei costruttori si sposta anche sul formato delle celle. L'introduzione di quelle cilindriche 2170 e, più recentemente, di quelle più grandi, di tipo 4680, riduce il numero di componenti necessari all'interno del pacco batteria. Meno collegamenti elettrici, meno materiale strutturale e una migliore gestione del calore significano una quota maggiore di materiale realmente destinato ad accumulare energia.

Le celle 4680 sono l'ultima evoluzione della tecnologia delle batterie per veicoli elettrici e sono più larghe e alte rispetto alle precedenti

Foto di: Panasonic Energy

Un altro cambiamento fondamentale riguarda il modo in cui le batterie vengono costruite. Soluzioni come il Cell-to-Pack di CATL o il Cell-to-Body, adottato da diversi costruttori, eliminano parte dei moduli intermedi integrando direttamente le celle nella struttura del pacco batteria o addirittura dell'automobile. In questo modo si riduce il peso dei componenti "passivi" e aumenta lo spazio disponibile per le celle, migliorando ulteriormente la densità energetica complessiva del sistema.

Un nuovo approccio globale

Negli ultimi anni il progresso prosegue con anodi che impiegano percentuali crescenti di silicio, elettroliti più stabili e le prime batterie semi-solide destinate alla produzione di serie. Non si tratta di innovazioni capaci di raddoppiare le prestazioni da un giorno all'altro, ma di affinamenti che permettono di aumentare progressivamente densità energetica, velocità di ricarica e durata nel tempo.

Curiosamente, proprio mentre le batterie continuano a migliorare, il ritmo della loro evoluzione rallenta. Se tra il 2015 e il 2020 la densità energetica cresce rapidamente, oggi i progressi sono più graduali. Questo significa che una parte sempre più importante dell'autonomia delle nuove auto elettriche non dipende soltanto dalla batteria, ma dall'efficienza complessiva del veicolo.

BMW iX5 60 xDrive (2026)

Foto di: BMW

Motori elettrici che consumano meno energia, inverter più evoluti, pompe di calore, aerodinamica affinata, software di gestione sempre più sofisticati e piattaforme dedicate consentono di percorrere molti più chilometri con la stessa quantità di energia.

È una trasformazione che racconta bene l'evoluzione dell'intero settore. Dieci anni fa la sfida è costruire batterie sempre più grandi; oggi l'obiettivo è far rendere al massimo ogni chilowattora disponibile. Ed è probabilmente questa la strada che segue l'industria nei prossimi anni: non una rivoluzione improvvisa, ma una continua somma di piccoli miglioramenti capaci, insieme, di cambiare profondamente le prestazioni delle auto elettriche.

Aspettando lo stato solido

Detto questo, sulle batterie ci sono ancora enormi margini. La prossima vera svolta potrebbe arrivare con le batterie allo stato solido, considerate da molti il principale salto tecnologico dopo gli ioni di litio. Sostituendo l'elettrolita liquido con uno solido promettono infatti una densità energetica sensibilmente superiore, oltre a tempi di ricarica ridotti, maggiore sicurezza e una migliore resistenza al degrado.

Se oggi le celle agli ioni di litio più evolute raggiungono circa 280-300 Wh/kg, i primi accumulatori allo stato solido destinati alla produzione potrebbero attestarsi tra 350 e 450 Wh/kg, mentre i prototipi di laboratorio hanno già superato i 500 Wh/kg. Tradotto in termini pratici, a parità di peso un'auto potrebbe disporre di un'autonomia superiore del 20-50%, oppure mantenere la stessa percorrenza utilizzando batterie più piccole e leggere.

La tecnologia, però, deve ancora superare importanti sfide produttive e di costo. Per questo i primi modelli costruiti in serie limitata sono attesi entro la fine del decennio, mentre una diffusione su larga scala richiederà probabilmente ancora qualche anno. Nel frattempo, l'evoluzione continuerà a seguire la strada percorsa finora: una continua successione di piccoli miglioramenti capaci di rendere le auto elettriche sempre più efficienti, leggere e performanti.

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