Perché le batterie al litio per l'avviamento dell'auto non sono ampiamente utilizzate?

Quindi, quando parliamo di batterie per auto, dobbiamo intendere le batterie di avviamento, gli organi vitali che aiutano ad avviare e fornire energia per le tradizionali auto con motore a combustione interna. Queste sono in aggiunta alla grande batteria di trazione utilizzata dai veicoli elettrici per autonomia e potenza. Anche se la tecnologia Li-Ion viene impiegata sempre più frequentemente in un'ampia gamma di applicazioni, è piuttosto insolita nel caso delle batterie di avviamento per auto. Questo articolo analizza il quadro generale alla base di questo fenomeno, esaminando aspetti tecnologici, economici e logistici che hanno impedito il diffuso utilizzo delle batterie al litio in questo settore.

A cosa servono le batterie di avviamento delle auto?

I tipi di batterie di avviamento che si trovano nei veicoli a motore sono progettati per produrre un breve impulso di energia, sufficiente appena ad avviare il motore e far partire la combustione. Devono inoltre funzionare al meglio indipendentemente dalle condizioni: inverni gelidi, estati torride e devono operare in armonia con l'elettronica del veicolo. L'avviamento del motore, a differenza delle batterie per veicoli elettrici ottimizzate attentamente per la densità energetica (auto a lunga autonomia), ha requisiti completamente diversi: densità di potenza e durata nel tempo in cicli ad alta potenza. Questo aspetto è significativo, poiché stabilisce i parametri di riferimento rispetto ai quali qualsiasi tecnologia alternativa di batteria che ambisca a svolgere tali funzioni verrà confrontata. La tecnologia agli ioni di litio è generalmente matura, ma incontra immediatamente tutta una serie di problemi quando viene utilizzata per queste applicazioni, che affronteremo nelle sezioni seguenti.

Limitazioni Tecnologiche e Prestazionali

Viene utilizzata la batteria agli ioni di litio, al posto del tradizionale accumulatore al piombo-acido, poiché ha una densità energetica più elevata e un peso inferiore. Per molte applicazioni, tuttavia, questi vantaggi hanno una rilevanza minore. Un altro aspetto riguarda il loro comportamento alle temperature elevate e basse. In climi freddi, le celle agli ioni di litio possono risultare problematiche poiché forniscono solo una certa quantità di amperaggio di avviamento, spesso insufficiente per accendere il veicolo. Al contrario, le batterie al piombo-acido mantengono prestazioni solide anche in tali condizioni e riescono sempre a fornire energia, anche quando fa freddo. Inoltre, la batteria agli ioni di litio sopra menzionata richiede un monitoraggio complesso della tensione per prevenire sovraccarichi e/o dispositivi che ne impediscono lo scaricamento eccessivo quando viene ricaricata mediante sistemi di ricarica installati su un veicolo non predisposto, ad esempio perché tale veicolo necessita soltanto di semplici rilevatori per batterie al piombo-acido. Le batterie agli ioni di litio devono inoltre essere attentamente controllate e gestite, altrimenti potrebbero subire danni o distruggersi, il che aggiunge ulteriore complessità e costi.

Preoccupazioni Economiche e di Sicurezza

Il prezzo è un altro problema dei batterie agli ioni di litio per avviamento. La loro produzione è significativamente più costosa rispetto a quella delle batterie al piombo, che hanno beneficiato di decenni di perfezionamento ed economie di scala. Eppure, anche a questo prezzo, le batterie al piombo sono appena sufficienti per la maggior parte degli utenti finali e dei produttori. Un altro fattore critico è la sicurezza. La batteria agli ioni di litio è pericolosa o potrebbe non essere sicura se dovesse subire una perforazione, riscaldamento o cortocircuito. Questo è anche uno dei motivi per cui, sebbene lontane dall'essere sicure, le batterie al piombo risultano più sicure/più stabili in condizioni operative severe (automotive). A causa di questi fattori, le batterie agli ioni di litio sono poco adatte come batterie di avviamento in alta produzione, sia dal punto di vista economico che da quello della sicurezza.

Diffusione Delle Batterie al Piombo

C'è un motivo per cui la batteria al piombo è stata utilizzata per oltre 100 anni come fonte di avviamento nel settore automobilistico. Sono molto affidabili e in grado di erogare l'elevata corrente necessaria per avviare un motore senza subire un grave deterioramento durante la scarica. Inoltre, la tecnologia è matura; esistono già processi produttivi e di riciclo che riutilizzano la maggior parte dei materiali, come indicato da ricerche pubblicate che ne attestano la sostenibilità. A ciò si aggiunge il fatto che le batterie al piombo si adattano alle attuali architetture dei veicoli e si stanno dimostrando una soluzione che non richiede cambiamenti significativi nei sistemi, come stazioni di ricarica o infrastrutture elettriche. È ovviamente la facilità di integrazione in altre tecnologie e impianti, unita al loro basso costo, a renderle una scelta evidente. Il punto fondamentale è che il settore automobilistico trarrebbe pochi vantaggi dal passaggio agli accumulatori agli ioni di litio per l'avviamento, soprattutto quando la consolidata tecnologia al piombo garantisce tranquillità ai consumatori.

Prospettive Future e Tendenze del Settore

Tutto ciò potrebbe cambiare in futuro per le batterie di avviamento, anche se ci si aspetta che questi cambiamenti siano marginali. Tuttavia, tali limitazioni stanno diventando più gestibili grazie ai progressi nelle chimiche agli ioni di litio, inclusi gli aggiornamenti alle varie versioni di derivati del fosfato di ferro e litio che li rendono più sicuri e/o economicamente più vantaggiosi. Ma la tecnologia dovrebbe evolversi, e pratiche industriali e consumatori dovrebbero adattarvisi, affermano gli osservatori del settore. Con l'introduzione di sempre più funzionalità elettroniche nei veicoli e la transizione verso l'ibridazione, la domanda di batterie di avviamento potrebbe evolvere, creando potenzialmente uno spazio per le batterie agli ioni di litio. Tuttavia, le batterie al piombo-acido continueranno a dominare nel breve termine, grazie a un'infrastruttura consolidata e a vantaggi economici. La transizione verso nuove tecnologie sarà un insieme eterogeneo di innovazione e necessità funzionale.

In sintesi, le batterie per auto al litio non sono diffuse nei sistemi start-stop a causa di limitazioni prestazionali e implicazioni economiche, preoccupazioni relative alla sicurezza e della base consolidata estremamente forte della tecnologia al piombo-acido. Il litio è una tecnologia promettente per altre applicazioni, ma finora è stato utilizzato relativamente poco nell'avviamento tradizionale delle automobili. Queste premesse spiegano perché l'innovazione viene ancora sviluppata in altri settori, mentre nel settore automobilistico si ricorre a soluzioni collaudate.