La svolta nella ricarica, dal 10% all’80% in soli 10 minuti
Ecco chi e come sta sviluppando le nuovissime batterie che rappresenteranno il New Normal per la praticità dell’auto elettrica (e intende portarle sui mercati entro i prossimi 2-3 anni)
Dal 10% all’80% della capacità del pacco batterie ripristinata in 10 minuti: è probabilmente questo lo standard aureo dell’innovazione che ha le chiavi del successo di uno dei due fattori determinanti per rendere davvero popolare l’auto elettrica, ovvero la praticità. L’altro fattore, ovviamente, è identificabile con costi e prezzi della tecnologia di batterie e accessori che li rendano accessibili al maggior numero possibile di automobilisti.
Nei laboratori ci sono state aziende in grado di presentare esempi di ricariche ottenuti con successo in dieci minuti passando dal 10% all’80% della capacità. Quello che sta avvenendo oggi è che l’innovazione non riguarda solo celle e colonnine sperimentali, ma prodotti in grado di diventare concreti in un futuro vicino, nella seconda metà di questo decennio, per essere precisi.
Le ultime a cimentarsi con successo nell’innovazione che abbrevia la tecnologia di ricarica al livello di una banale e a tutti familiare sosta in un’area di servizio autostradale sono stati la svedese Polestar e l’israeliana StoreDot.
I due partner hanno appena dimostrato con successo per la prima volta l’implementazione della tecnologia Extreme Fast Charging (XFC) di StoreDot, caricando un prototipo di Polestar 5 dal 10 all’80% in soli 10 minuti, come si può rilevare dal video girato durante il test.
Il prototipo funzionante utilizzato per la validazione del lavoro di ricerca e sviluppo ha registrato un tasso di carica costante a partire da 310 kW, fino a raggiungere un picco di oltre 370 kW al termine della carica.
Il test ha dimostrato quindi la costanza di velocità del processo senza variazioni significative nella rapidità o nell’efficienza di ricarica, molto importante per ridurre il tempo necessario ogni volta che il conducente decida di fermarsi con un pacco di bordo che si trovi in questo intervallo di stato di carica.
Si tratta evidentemente di un valore di potenza di ricarica che oggi è ottenibile in poche postazioni europee. La rete autostradale forse più efficiente e bene organizzata in Italia sotto questo aspetto, quella dell’Autobrennero, consente oggi a un automobilista di vedere picchi attorno ai 200 kW. Ma i vari network attivi nella ricarica HPC distribuita sui grandi assi viari stanno rafforzando la potenza massima delle colonnine, e questo nel giro di poco tempo.
La dimostrazione di una ricarica rapida estrema del 10-80% in 10 minuti contava su celle con una elevata percentuale di silicio negli elettrodi. Il test con colonnine XFC (più potenti delle HPC), condotto dagli ingegneri di Polestar e StoreDot, è stato progettato come proof-of-concept della tecnologia delle batterie che potrebbe essere applicata ai futuri veicoli Polestar.
La tecnologia XFC di StoreDot utilizza celle a prevalenza di silicio con una densità di energia pari a quella delle più performanti celle con chimica del catodo NMC (nichel, manganese, cobalto prevalentemente di produzione coreana) e non richiede sistemi di raffreddamento speciali nel veicolo. I moduli della batteria sperimentale XFC hanno una funzione strutturale che migliora le proprietà meccaniche e la capacità di raffreddamento, mantenendo o riducendo i livelli di peso, precisa la nota diffusa per l’occasione.
Nel caso della Polestar 5 utilizzata per questo test la capacità con le celle aggiornate con tecnologia di StoreDot la capacità era di 77 kWh e questo significa che un automobilista potrebbe aggiungere 320 chilometri di autonomia all’auto in 10 minuti. Fermandosi a colonnine adeguata per potenza, lo stesso automobilista potrà prevedere anche una sosta di soli cinque minuti al 50% dello stato di carica e riprendere il viaggio con oltre l’80% di SOC.
Un aspetto interessante del tema della ricarica ultra-rapida e dell’innovazione necessaria per renderla alla portata di tutti è che a questo obiettivo aziende e centri ricerche sparsi a ogni latitudine puntano utilizzando tecnologie che sono sostanzialmente alternative, con tutto quello che la concorrenza comporta in termini di benefici per il pubblico una volta che le tecnologie siano portate a maturazione.
Al Salone Auto di Pechino la scorsa settimana il leader globale di vendite di batterie per veicoli elettrici CATL ha infatti presentato la versione più aggiornata della sua miglior cella con chimica del catodo LFP, che avrà una densità di energia gravimetrica record per le celle a base ferrosa di ben 205 Wh/kg. la prima versione già disponibile col nome commerciale di Shenxing e svelata nell’estate 2023, sui modelli Zeekr del gruppo Geely in un pacco batterie di capacità 95 kWh è in grado di ricaricare dal 10% all’80% in 11 minuti e mezzo.
La casa di Ningde ne ha presentato una nuova versione chiamata Shenxing Plus: è la prima batteria con chimica del catodo a base ferrosa proposta commercialmente in grado di supportare un’autonomia massima di 1.000 chilometri e più con singola carica. Inoltre sarà in grado lavorare alla colonnina al rateo 4C. Nel caso specifico stando 10 minuti fermi alla colonnina ad alta potenza si potrà mettere nelle celle l’energia necessaria per una percorrenza di 600 chilometri.
Gli sforzi nell’innovazione di Polestar e StoreDot da un lato e di CATL dall’altro, sono particolarmente interessanti perché concentrati sul perfezionamento di celle che possiamo considerare “convenzionali”, ovvero basati su anodi al litio metallico oppure con elettroliti allo stato solido.
Lo sviluppo da parte di chi si sta muovendo sul terreno di queste due tecnologie ancora considerate da molti di frontiera o perfino immature prosegue e anzi il loro momento di confrontarsi con la produzione commerciale si avvicina.
Lo ha confermato di recente uno dei grandi gruppi delle batterie, Samsung SDI, in occasione di un recente simposio internazionale di settore svoltosi a Seoul: sarà pronta nel 2027 a mettere in commercio celle all solid state.
Durante l’ Electric Vehicle Symposium & Exposition (EVS37) peraltro il gruppo non ha presentato solo questo prodotto ma anche il prossimo step evolutivo di quella che chiama “tecnologia super-gap”. Il CEO Choi Yoon-ho pur molto orgoglioso della alta densità di energia delle batterie allo stato solido Samsung SDI, pari a 900 Wh/l, lo era altrettanto o più dei risultati del prodotto che è destinato a consentire ricariche ultra-veloci.
Nel caso di questo produttore per il 2026 è stato previsto il lancio di un prodotto in grado di affrontare una ricarica ultraveloce dall’8% all’80% in soli 9 minuti, un risultato senza precedenti finora nel settore. Tale funzionalità viene resa possibile ottimizzando nella cella l’ingegnerizzazione della cinetica interna: il percorso di trasferimento degli ioni di litio è reso ideale incontrando basse resistenze.
La previsione del costruttore è che questa tecnologia ridurrà significativamente i tempi di ricarica rispetto alla attuale linea di batterie Primx P5 che viene fornita oggi ai gruppi auto, tra cui Stellantis. P5 è un prodotto Samsung SDI a larga diffusione nel cui catodo il contenuto di nichel è pari o superiore all’88%, mentre nella versione P6 entrata in produzione da poche settimane il contenuto di nichel nei catodi delle celle è pari o superiore al 91%.
Se Samsung SDI indica già date-obiettivo per il lancio di prodotti in grado di trasformare definitivamente la percezione generale dell’auto elettrica come scomoda al momento di “fare il pieno”, ancora più in là si spinge la rivale nazionale LG Energy Solution, che non fornisce però l’indicazione di un anno in cui la propria ricerca potrebbe diventare disponibile. Ma gli obiettivi sono altrettanto ambiziosi.
Perché a marzo, in occasione del Next Generation Battery Seminar (NGBS) 2024 organizzato dalla società di consulenza SNE Research il responsabile dello sviluppo Kim Seok-gu ha affermato che è in corso lo sviluppo di una tecnologia per gestire organicamente celle, pacchi e sistemi di gestione della batteria (BMS) con l’obiettivo di ridurre il tempo necessario per caricare una batteria dal 10% all’80% in appena 8 minuti.
Come ha spiegato in occasione del seminario, la ricarica ultra-veloce viene sviluppata senza in alcun modo sacrificare la densità di energia delle celle. Per raggiungere l’obiettivo la ricerca procede in parallelo sui materiali della cella, in particolare con anodi nei quali viene inserita una rilevante percentuale di silicio.
Ma l’azienda prevede anche una miglior ingegnerizzazione del raffreddamento delle superfici nel pacco batteria, probabilmente affidandosi anche allo sviluppo basato sulla IMC, ovvero la microcalorimetria isotermica, un metodo per il monitoraggio in tempo reale e l’analisi di processi utilizzato anche in altri campi chimici, fisici e biologici.
Da non trascurare che la produzione di elettrodi di nuova generazione da parte di LG Energy Solution farà ricorso alla promettente e complessa tecnologia di rivestimento a secco. Infine i ricercatori contano sul perfezionamento di algoritmi per la ricarica sempre più sofisticati, nei quali la programmazione che fa ricorso all’intelligenza artificiale ha un ruolo importante.
