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Come fa la nuova batteria Geely a gestire 1 MW di potenza di ricarica
La casa automobilistica ha una soluzione innovativa per rallentare il degrado della batteria. Ecco cosa sappiamo.
Foto di: Geely
Di: Suvrat Kothari
Tradotto da: Fabio Gemelli
3 ott alle 07:00
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Quando si parla di velocità di ricarica rapida, i costruttori cinesi sono su un altro pianeta, nettamente davanti a tutti gli altri. Mentre il picco visto finora tra le aziende occidentali è di 600 kW, con installazioni previste di colonnine da 750 kW, marchi cinesi come BYD e Geely Auto Group hanno già superato la soglia dei 1.000 kW sulle auto e ora sono impegnati in una sfida continua per superarsi a vicenda.
Ricaricare spesso le auto elettriche a potenze così elevate può incidere negativamente sulla salute della batteria nel lungo periodo. Per questo i produttori di batterie cercano un equilibrio tra durata e ricarica rapida: spingersi troppo in una direzione può creare problemi dall’altra.
Così, quando la cinese Geely Auto Group ha presentato la scorsa settimana, durante un evento a Ningbo, in Cina, il suo caricatore dalla potenza quasi fuori scala da 2,2 megawatt, la Casa ha dedicato molto tempo a spiegare come intende gestire l’invecchiamento della sua nuova batteria.
2,2 MW e la salute della batteria
Sebbene il caricatore possa erogare 2,2 MW (2.250 kW) da un singolo connettore, alcune auto elettriche di fascia alta del Geely Auto Group raggiungeranno un picco di circa 1.100 kW. L’azienda afferma di essere la prima al mondo a consentire a due auto elettriche di prelevare potenze nell’ordine del megawatt dalla stessa stazione.
Jerry Gan, CEO di Geely Auto Group, non ha minimizzato i potenziali effetti della ricarica a megawatt sulla salute della batteria. “Non promuoviamo tecnologie di ricarica rapida a scapito della durata”, ha dichiarato Gan. “Se una batteria sottoposta frequentemente a ricarica rapida non viene mantenuta o riparata, la sua durata subisce un calo irreversibile”, ha aggiunto.
Batterie Golden Brick di Geely
Foto di: Geely
La nuova Ultra Short Blade Battery dell’azienda può raggiungere un picco di quasi 1.100 kW. In una dimostrazione, il costruttore ha mostrato una Lynk & Co 10 ricaricata dal 10 al 97% in appena 8 minuti e 40 secondi. È un tempo nettamente inferiore rispetto alle elettriche a ricarica più rapida negli Stati Uniti, come Lucid Gravity e Porsche Cayenne Electric, che arrivano a 400 kW. La prossima Mercedes-AMG GT raggiungerà un picco di 600 kW. La maggior parte dei modelli di massa negli Stati Uniti impiega in media circa 30 minuti per una ricarica dal 10 all’80%.
Geely ha dichiarato di aver integrato diverse tecnologie per prevenire l’invecchiamento accelerato della nuova batteria. A dimostrazione della fiducia nella sua tenuta nel tempo, ha persino esteso la garanzia della batteria da 8 anni o 150.000 km a 8 anni o 200.000 km. Prima di entrare nel dettaglio delle soluzioni adottate da Geely contro l’invecchiamento delle batterie, vale la pena capire che cosa provoca il degrado.
Come la ricarica rapida accelera il degrado della batteria
Secondo il costruttore, l’invecchiamento dipende da due cause principali: la placcatura del litio e le temperature estreme. Le potenze nell’ordine del megawatt sono responsabili del 60% del calore generato nella batteria, soprattutto a causa della corrente che attraversa i percorsi interni delle celle. Circa il 35% deriva dalle reazioni elettrochimiche, mentre il resto proviene da quello che l’azienda definisce calore “entropico”, generato dalle reazioni degli elettrodi.
Un dirigente Geely spiega come il lithium plating e i dendriti influiscono su una batteria EV
Foto di: Geely
La placcatura del litio è un’altra causa importante del degrado. Si verifica quando gli ioni invadono l’anodo, la parte della cella in cui gli elettroni si muovono durante la ricarica. Questo afflusso può portare alcuni ioni ad accumularsi sulla superficie dell’anodo, perché non vengono assorbiti correttamente. Un eccessivo affollamento provoca la formazione di dendriti di litio, piccole strutture appuntite che crescono all’interno della cella e possono causare cortocircuiti e danni permanenti alla batteria.
Come ha affrontato Geely il problema?
Ren Xiangfei, chief engineering scientist di Geely Auto Group, ha spiegato che l’azienda è intervenuta sulla cella, sulle materie prime interne, sul processo produttivo e ha introdotto un nuovo sistema di gestione del caricatore basato sull’intelligenza artificiale per evitare che la batteria superi i propri limiti termici.
“In un mondo ideale, gli ioni si inseriscono nella grafite in modo uniforme e regolare”, ha detto Xiangfei.
La cella della Ultra Short Blade Battery è disponibile, innanzitutto, in due lunghezze principali: 395 mm e 370 mm. Entrambe sono più compatte rispetto alla cella da 580 mm di Geely e rispetto a quella che, secondo il costruttore, sarebbe una misura comune nell’industria, intorno ai 960 mm. Le dimensioni ridotte della cella accorciano il percorso di migrazione degli ioni — in termini semplici, la distanza percorsa — durante carica e scarica. Questo tragitto più breve riduce anche la resistenza interna e la generazione di calore.
Tecnologia lithium plating e dendriti per le batterie di Geely
Foto di: Geely
L’azienda ha inoltre apportato modifiche strutturali sia al catodo sia all’anodo per prevenire la placcatura del litio, ha spiegato Xiangfei. Sul catodo, gli “elementi ad alta entropia” permettono di ampliare i percorsi attraverso cui gli ioni si muovono dal catodo all’anodo. “È come trasformare una strada a una sola corsia in un’autostrada a più corsie”, ha aggiunto. Le modifiche strutturali all’anodo in grafite, ha detto, equivalgono invece a “costruire un cavalcavia”.
Per impedire l’accumulo di ioni è stata implementata una nuova tecnologia di “ripristino al litio a impulsi”. Una “corrente a impulsi di micro-ampiezza” viene iniettata nell’anodo a una frequenza specifica per ridurre l’accumulo di ioni sulla sua superficie. Il processo, secondo Xiangfei, è simile all’uso di una pistola massaggiante sui muscoli dopo un allenamento per alleviare la tensione.
L’altra grande causa dell’invecchiamento della batteria è il calore. Per gestirlo, un “sistema di raffreddamento a liquido end-to-end a cinque punti” lavora in modo coordinato su diversi componenti: la batteria di accumulo energetico presente nella stazione, il modulo di potenza, il caricatore, la presa di ricarica e la batteria dell’auto elettrica. Un sistema basato sull’intelligenza artificiale, chiamato Xingrui PowerMind, prevede la temperatura della batteria con 30 secondi di anticipo e regola la potenza in tempo reale.
Sistema di ricarica EV Geely da 2,2 MW
Foto di: Geely
La gestione termica è progettata per mantenere la temperatura media della batteria a 55 °C, con un limite massimo di 65 °C. La soglia dei 65 °C è un nuovo standard nazionale in Cina, entrato in vigore a luglio, pensato per prevenire il surriscaldamento delle batterie.
Quello che Geely non dice
Come si può intuire, il costruttore ha messo in campo una soluzione molto ambiziosa con la nuova batteria e la nuova tecnologia di ricarica. Tuttavia, fare grandi dichiarazioni è una cosa; rendere davvero democratica una tecnologia è un’altra.
Le velocità di ricarica a megawatt di BYD hanno innescato un dibattito questa primavera, quando un blogger ha affermato di aver condotto test di ricarica indipendenti su un SUV elettrico Fangchengbao Tai 3. La temperatura massima da lui registrata, 76,42 °C, era superiore a quella mostrata dal veicolo, circa 71 °C. In un post sui social, ha dichiarato che BYD lo avrebbe denunciato alla polizia.
Potrebbero passare anni prima di vedere gli effetti a lungo termine della ricarica a megawatt sulla salute delle batterie, dal momento che questa tecnologia ha iniziato a essere commercializzata su larga scala in Cina solo lo scorso anno. Tuttavia, se l’estensione della garanzia sulla batteria da parte di Geely è un indicatore, l’azienda sembra piuttosto sicura. Con il tempo si capirà se i clienti saranno dello stesso avviso.
Vale anche la pena ricordare che il degrado varia molto in base allo stile di guida, alle abitudini di ricarica, al clima e alla tecnologia di base della batteria. Se alcuni studi occidentali hanno effettivamente mostrato che la ricarica rapida frequente accelera l’invecchiamento delle batterie, altri hanno evidenziato che la tecnologia moderna delle batterie per auto elettriche ha fatto molta strada e può sopportare senza problemi ricariche rapide frequenti con un invecchiamento minimo.
In altre parole, non c’è bisogno di preoccuparsi troppo dell’impatto del Tesla Supercharger vicino a casa sulla batteria. È comunque consigliabile seguire le pratiche di ricarica raccomandate dal costruttore della propria auto elettrica per mantenerla nelle migliori condizioni possibili. Se si può, meglio usare una wallbox domestica per gli spostamenti quotidiani e non evitare le colonnine rapide pubbliche nei viaggi più lunghi. Con il progresso della tecnologia, ci sarà sempre meno di cui preoccuparsi.
Quando si parla di elettriche cinesi...
La nuova ricarica di Geely è assurdamente potente: 2,2 megawatt
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