Le batterie al litio delle auto elettriche/ibride e i relativi caricabatterie, parimenti a quelli dei nostri smartphone, tablet, pc…, sono soggetti al riscaldamento durante l’uso o in fase di ricarica, ma chiaramente l’energia in gioco e la potenza che devono erogare, sono molto superiori e si rende necessario un sistema di raffreddamento, ma anche di riscaldamento, vediamo perché e come funziona il tutto.

Sistema di raffreddamento delle batterie al litio delle auto elettriche

Come in un’auto tradizionale con motore termico, in un’auto elettrica/ibrida esiste un circuito preposto al raffreddamento, non del motore, ma della batteria al litio.

Un liquido apposito, grazie ad una pompa, circolerà all’interno di uno scambiatore di calore, costituito da un radiatore e da una ventola elettrica di raffreddamento.

Attraverso il condensatore, che rappresenta il radiatore di raffreddamento del circuito, che riceve aria dall’esterno, la temperatura del liquido viene mantenuta al di sotto dei 60°C, ma per far si che la durata degli accumulatori sia la più lunga possibile è necessario che il range di temperatura sia spesso tra 15° e 30°C ed è per questo che soprattutto nei periodi dell’anno più caldi, quando l’aria non è fresca a sufficienza, che il liquido refrigerante và in circolazione, fungendo da refrigerante ausiliario.

Esistono anche sistemi di raffreddamento ad aria, con sistema di ventilazione forzata, per scambiare l’aria interna al pacco batteria con quella esterna e con sistema di condizionamento con scambio ad aria all’interno del pacco, che sono meno efficienti di quelli a liquido, infatti, studi hanno dimostrato, come la capacità di una batteria raffreddata a liquido, scenda del 2,3% all’anno invece che del 4,2% all’anno di una batteria raffreddata ad aria.

Come influisce il clima sulla batteria al litio

La temperatura ottimale di funzionamento di una batteria al litio, deve essere compresa tra 10°C e 30°C, anche se si considera come valore limite, la temperatura di 45°C, oltre la quale, il processo di deterioramento delle celle sarebbe troppo rapido.

Con temperature superiori ai 70°C invece, il rischio incendio si fa concreto, a causa dell’elettrolita liquido all’interno della batteria, che è composto da acidi e solventi infiammabili.

Il clima gioca un ruolo fondamentale, perché dalla temperatura ambiente dipende la durata e il mantenimento delle prestazioni della batteria al litio, vediamo in che modo:

  • una temperatura troppo alta, degrada la batteria e ne riduce i cicli di vita, in quanto gli elettrodi della batteria, ovvero il catodo e l’anodo, il polo positivo e negativo, tra i quali avviene il flusso di elettroni ovvero di corrente, sono sensibili alle elevate temperature;
  • una temperatura troppo bassa, ha effetti negativi sugli elettrodi e riduce la capacità della batteria, che in questo, caso sarebbe bene riscaldare attraverso l’impianto di riscaldamento.
Sistema di raffreddamento/riscaldamento batteria al litio, più sofisticato (esistono altri 2 tipi meno performanti). Schema a blocchi (hella.com)

Sistema di riscaldamento delle batterie al litio delle auto elettriche

Come avrete intuito, anche il sistema di riscaldamento è importante per preservare più a lungo la vita e le prestazioni della batteria al litio, nonché l’autonomia massima.

Il preriscaldamento e non il riscaldamento dell’accumulatore, per essere precisi, può avvenire con elementi riscaldanti elettrici applicati alle celle o con un circuito liquido.

Le batterie al litio hanno il limite di non potersi caricare sotto ad una temperatura di zero gradi. Inoltre, se lasciate a temperature inferiori ai 10°C la loro resistenza interna diminuisce, causandone un abbassamento della tensione e, di conseguenza, una riduzione di efficienza.

Il sistema di riscaldamento impatta poco sul costo della batteria e dà molteplici vantaggi, come quello di mantenere inalterate le prestazioni delle batterie, aumentare l’efficienza del veicolo e permettere un utilizzo immediato del veicolo anche dopo un periodo di inutilizzo a basse temperature.

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