Si possono caricare sempre al 100% senza rovinarsi: perché le batterie LFP stanno conquistando il mercato

Costano meno, sono più sicure, durano a lungo, richiedono meno “attenzioni” e non hanno minerali estratti in contesti eticamente discutibili: questi i motivi che stanno portando alla sempre maggiore diffusione delle batterie di tipo LFP. Le troviamo specialmente nelle elettriche e plug-in meno costose, come la Renault Twingo, che parte da € 19.500.

LA PECCA STA NELLE PRESTAZIONI

Per contro, rispetto alle batterie tradizionali (come quelle siglate NMC, anch’esse al litio), a parità di ingombri e peso le LFP possono immagazzinare meno energia: ecco perché difficilmente si trovano su elettriche con autonomie estese e capaci di ricaricarsi rapidamente. Grandi utilizzatori di questo tipo di batterie sono i cinesi: la BYD se le produce “in casa”, vendendole perfino ad altri costruttori di auto.

DENTRO SONO FATTE COSÌ

Le batterie al litio sono una grande famiglia di accumulatori ricaricabili che usano questo elemento nell’elettrolita (il liquido che conduce la corrente fra i due elettrodi). Ce ne sono di vari tipi, che prendono il nome dalla composizione del catodo (l’elettrodo positivo): LFP è la contrazione di LiFePO4 (litio- ferro-fosfato), mentre la sigla NMC delle batterie più costose e prestazionali sta per NiMnCo, ovvero nichel-manganese-cobalto, col primo elemento chimico che è di gran lunga predominante nel catodo. Le NMC sono le più diffuse, ma ci sono altri tipi di “pila” con elettrodo al nichel: la Tesla impiega per esempio anche le NCA (al cobalto-alluminio).

Anche a parità di tecnologia, comunque, due batterie possono variare molto fra loro: tanto nella “ricetta” (quantità, qualità e lavorazione dei materiali) quanto nella forma delle celle (ce ne sono di piatte, cilindriche o “a scatoletta”). Se la prima determina principalmente le prestazioni, la seconda influenza in particolare la velocità di produzione, il peso e la capacità di raffreddamento.

Nella foto qui sopra una BYD Blade Battery LFP: si chiamano così (“blade”  cioè lama) per la loro forma lunga (quasi un metro) e stretta.

PREGI E DIFETTI DELLE BATTERIE LFP

I vantaggi della tecnologia LFP sono legati principalmente all’inferiore costo di produzione, ma queste batterie offrono anche altri vantaggi. In particolare, sono più sicure; specie in caso di perforazione delle celle durante un incidente, poiché più difficilmente sviluppano fiammate e bruciano a lungo. Essendo più “robuste” conservano inoltre una maggiore efficienza nel tempo ma, se usate per ottenere grandi capacità, diventano troppo ingombranti e pesanti.

PREGI

• Essendo meno soggette a riscaldarsi quando ricevono o cedono corrente, può bastare un più semplice circuito di raffreddamento ad aria invece che a liquido. Hanno poi un basso punto di infiammabilità: il momento in cui, a causa di un forte aumento della temperatura esterna (come può avvenire durante un incendio), sviluppano gas che possono bruciare e sono difficili da spegnere.
   
• Queste batterie hanno una vita utile più lunga: è facile che siano in buona salute anche dopo 3500-5000 cicli di ricarica, mentre le NMC generalmente arrivano a meno di un terzo. Ciascun ciclo corrisponde al passaggio da una scarica a una carica completa, anche se avviene in più momenti. Così, per esempio, due rigenerazioni dal 20 al 70% (quindi una variazione del 50%) corrispondono a un solo ciclo.
   
• Anche per via dei materiali usati (ferro e fosfati, ovvero composti contenenti ossigeno e fosforo), il costo di produzione è molto inferiore.
   
• Non utilizzano invece materiali come cobalto e nichel, che si estraggono solo in pochi paesi al mondo, spesso poco stabili politicamente (come la Repubblica democratica del Congo), in condizioni lavorative critiche e con tecniche invasive per l’ambiente.
   
• Al contrario di quanto capita con le batterie NMC, le LFP consentono di eseguire ripetute ricariche al 100% con praticamente nessun degrado delle prestazioni nel lungo periodo.

DIFETTI

• Dalle colonnine più rapide (quelle a corrente continua), le LFP accettano generalmente potenze di ricarica inferiori. Per esempio, la Tesla Model Y Standard con accumulatori LPF da 60 kWh arriva fino a 175 kW; le altre Model Y (che invece montano delle NMC da 75 kWh, quindi col 25% in più di capacità a parità di ingombri), salgono a 275 kW: praticamente il massimo per la tecnologia a 400 volt (oggi ci sono auto elettriche che funzionano a circa 800 volt).
   
• Gli accumulatori LFP presentano una densità energetica inferiore: a parità di ingombri o di peso offrono una minore capacità. Anche per questo, molte case sfruttano un impacchettamento di tipo cell-topack (a volte usato anche per le NMC) anziché il tradizionale module- to-pack: le singole celle sono affiancate l’una all’altra fino a riempire l’intero involucro esterno della batteria (il “pack”), senza prima essere divise in moduli (delle “scatole”, ciascuna con un polo esterno negativo e uno positivo). Facendo a meno di questi ultimi, si libera dello spazio che può essere riempito con ulteriori celle.
   
• Dato che con il freddo le reazioni elettrochimiche rallentano, le batterie sono meno efficienti a bassa temperatura. Il discorso è generale ma si amplifica per le LFP, che specie sotto zero incamerano molta meno corrente (riducendo l’autonomia dell’auto). Inoltre, spesso queste “pile” ricaricano anche più lentamente: si aspetta di più alla colonnina. Si tratta di un aspetto rilevante nei Paesi freddi, ma che in Italia riguarda solo poche zone montane.
   

UN FUTURO PIENO DI RIVOLUZIONI E MIGLIORAMENTI

Le novità si susseguono rapide, e la gran parte arriva dalla Cina. Non è un caso: qui si produce circa il 70% delle batterie di trazione per auto a livello mondiale. Si punta in particolare a fare a meno del litio come “ingrediente” principale: in sé non è un materiale raro, ma si trova quasi solo in Australia e Sud America, con estrazione, lavorazione e distribuzione in mano a poche aziende (quasi tutte cinesi).

Fra le tecnologie economiche, la più promettente è quella delle batterie al sodio: un elemento poco costoso e molto diffuso (tanto che compone il sale da cucina). Grandi e poco prestazionali, queste “pile” si usano da anni per accumulare l’energia prodotta da fonti rinnovabili. Solo poche settimane fa, però, sia la CATL sia la BYD (rispettivamente il primo e il secondo produttore al mondo di batterie) hanno iniziato a vendere quelle per autotrazione, inizialmente destinate a camion per uso a breve raggio: qui, l’elevato peso è meno rilevante.

Non arriveranno invece prima di qualche anno le batterie a stato solido, chiamate così perché fra gli elettrodi non c’è un elettrolita liquido (a base di litio, infiammabile, che ha un suo peso e occupa parecchio spazio): promettono prestazioni elevate e maggiore sicurezza e compattezza.

IL LITIO NON VERRÀ ABBANDONATO

La Kia e la Hyundai hanno invece annunciato che punteranno su NMC economiche. E la BYD punta sulle evoluzioni delle LFP: le Blade 2.0, appena presentate accettano molta più corrente, velocizzando le ricarica. Sono di tipo LMFP, dove la M sta per Manganese: con le apposite colonnine da ben 1500 kW (nella foto qui sopra), la casa dichiara che la batteria da 122 kWh della Denza Z9GT passa dal 10 al 97% in soli 9 minuti.