Lo stato di salute di una batteria dipende dalla cella più "debole"

Una batteria è composta da centinaia di celle. A volte, addirittura, migliaia. Ma le sue prestazioni in termini di capacità di carica e scarica e di densità energetica non è legato a una media dello stato di salute delle singole celle. A fare la differenza è una cella sola: quella che invecchia più velocemente delle altre.

Lo dimostra uno studio realizzato dal Dalian Institute of Chemical Physics della Chinese Academy of Sciences, della Chalmers University of Technology di Goteborg e del Beijing Institute of Technology e pubblicato su Nature Energy, che ha analizzato 116 auto elettriche con batterie NMC e 17 autobus con batterie LFP, seguendone il comportamento per oltre tre anni, con un monitoraggio continuo su chilometraggi che in alcuni casi hanno superato i 300.000 km.

Perché basta una cella "malata"

Il problema nasce dal modo in cui funzionano le celle collegate in serie. Durante la ricarica, quella con minore capacità raggiunge per prima il limite massimo di tensione. In scarica accade il contrario: la cella più debole raggiunge prima il limite minimo.

Batteria allo stato semisolido di SVOLT

Foto di: CNEVPost

In entrambi i casi, il Battery Management System interrompe i processi di carica o scarica per proteggere proprio questa cella, anche se le altre potrebbero ancora accumulare o fornire energia. La stessa logica si ha quando una cella sviluppa una resistenza interna superiore alle altre: può diventare il fattore che limita la potenza dell'intero pacco. È per questo che i produttori di batterie e le Case automobilistiche si sforzano di mantenere l'invecchiamento delle singole celle il più omogeneo possibile.

Quanto si perde davvero

Lo studio ha anche un altro merito: quantifica per la prima volta su larga scala l'effetto. Le differenze tra le celle riducono lo stato di salute utilizzabile del pacco del 6,2% sulle auto e del 7,5% sugli autobus. L'effetto sulla durata è ancora maggiore: la vita utile del pacco risulta inferiore rispettivamente del 17,7% e del 22,8% rispetto alla durata media delle singole celle che lo compongono. Anche la potenza disponibile diminuisce del 12,9% sulle auto e del 15,1% sugli autobus.

Una batteria Tesla con celle 4680

Come ovviare al fatto che una batteria venga mandata in pensione anche se buona parte delle sue celle sarebbe ancora perfettamente utilizzabile? Due sono gli aspetti su cui si può lavorare. Il primo riguarda la possibilità di individuare e sostituire le singole celle con processi semplici e poco costosi. Il secondo è di trovare il modo di migliorare il bilanciamento, individuare precocemente le celle anomale e limitarne il degrado con software particolarmente evoluti. 

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