Come sono fatte le Blade Battery della BYD

LE PROMESSE - BYD non è un costruttore comune: pur se nato solo 28 anni fa, oggi conta più di 30 insediamenti industriali in tutti i continenti e ha un ruolo importante nell'elettronica, trasporto ferroviario, nuove energie e nell'automotive. Il suo focus nello stoccaggio e nella gestione dell'energia l’ha portata a sviluppare anche le batterie, caso unico insieme a Tesla, e ha svolto questo ruolo molto bene, visto che le sue Blade Battery promettono prestazioni di rilievo sotto molti aspetti. BYD sostiene infatti che le sue batterie “a lama” siano molto più rispettose dell’ambiente, cosa che è certamente vera dato che la chimica è LiFePO4, ossia quella litio ferro-fosfato comunemente indicata con la sigla LFP.

In aggiunta ad altri vantaggi tecnici, questa formulazione non contiene né nickel né cobalto e questo è molto meglio per le persone (si tratta di materiali estratti in miniere che destano dubbi sulle condizioni dei lavoratori), per i costi di produzione e per l’ambiente, dato che si tratta di elementi tossici. BYD enfatizza poi il fatto che la forma delle celle a lama, lunga e sottile, permette un posizionamento trasversale che le rende parte integrante della struttura del veicolo mentre la struttura a nido d'ape in alluminio e i resistenti pannelli di chiusura la rendono particolarmente robusta.

A PROVA DI… TUTTO? - In effetti BYD ha preparato dei video nei quali si vedono camion zavorrati con decine di tonnellate passare sopra le sue Blade Battery senza incidenti di sorta, a parte una lieve deformazione che però non impediva alla batteria di ritornare alla forma originale una volta passato il camion. Nel video qui sotto la si vede poi reinserita in un’automobile che partiva senza apparenti problemi. 

Ma BYD sostiene anche che le sue lame resistono senza problemi alla temibile prova-puntura: un perno metallico che buca la batteria. Le batteria al litio convenzionali NMC (nickel manganese cobalto), sono piuttosto propense al thermal runaway, ossia un surriscaldamento inarrestabile - fino a circa 500° - che sfocia poi in un incendio violento e difficilmente domabile. Le celle LPO, dopo la puntura, non manifestano generalmente ne fiamme libere né fumo e vedono la loro temperatura superficiale aumentare fino a qualche centinaio di gradi ma difficilmente prendono fuoco. La batteria a lama BYD, sottoposta a questo rude trattamento nel video qui sotto non solo non produce fumo o fiamme libere dopo la “puntura” ma la sua temperatura superficiale sale a soli 60° e la tensione erogata scende molto più lentamente, a differenza di quanto visto nella cella NMC, nella quale si azzerava istantaneamente.

“PIÙ BATTERIA” IN UNA BATTERIA - BYD sostiene che le sue Blade Battery presentano un altro vantaggio: la compattezza: il costruttore dichiara che il volume del battery pack contiene circa il 50% in più di materiali attivi rispetto alle batterie tradizionali. Ogni lama è una cella e lo si capisce dai dati di targa: se la capacità parte dai già notevoli 138 Ah della versione da 12 mm, che pesa 2,63 kg, per arrivare ai 202 Ah di quella spessa 13,5 mm, la tensione nominale è quelle tipica degli elementi al litio e cioè 3,2 volt. Le nuove celle cilindriche Tesla 4860 hanno una tensione nominale più alta, 3,7 volt, erogano 10 Ah e pesano circa 100 g l’una. 

Quindi per ottenere i 400 volt tipici occorre mettere in serie 125 Blade Battery o 108 celle 4860 ma l’energia contenuta è ben diversa: circa 55 kWh nel primo caso contro i 3,7 kWh delle Tesla. Per arrivare a 55 kWh occorrerebbero quindi 1.605 elementi 4680 in serie/parallelo, per un peso di circa 160 kg per le sole celle; le lame BYD peserebbero invece molto di più. C’è però da considerare che gli elementi 4860, avendo una chimica classica, hanno bisogno di un contenitore esterno molto più resistente (per la maggiore reattività vista più sopra) e che il cablaggio di 1.600 celle è più pesante è ingombrante rispetto a quello di 125 Blade, che hanno infatti comuni terminali a vite o piazzole a saldare, semplici da collegare. 

Come si vede dal video, il battery pack BYD è molto sottile e i pannelli di copertura, pur se a prova di camion, non sembrano molto spessi: ci azzardiamo a dire che la densità di energia della batteria completa (Wh/kg) potrebbe essere non molto diversa rispetto alle 4860 nonostante lo svantaggio della chimica LPO. Le celle litio ferro-fosfato vantano inoltre molti più cicli di carica e scarica, un altro vantaggio rispetto a quelle NMC: BYD ne dichiara 3.000 per una durata di vita di 30 anni con garanzia fino a 25 anni in storage stazionari che soddisfano requisiti specifici.

UNO SGUARDO ALL’INTERNO - Le celle a lama annullano la struttura a “guscio” delle celle tradizionali e conferiscono alla cella stessa funzioni strutturali: in questo modo lo spazio del battery pack viene sfruttato al meglio risparmiando, a parità di capacità, peso e ingombro a tutto vantaggio dell’autonomia e dell’handling del veicolo. In pratica ogni cella è una specie di “modulo”, unità a partire dalla quale si assemblava il pack. Le celle a lama sono strettamente impilate e questo rende il pack piuttosto rigido ma potrebbe dare un effetto collaterale: un urto intenso potrebbe propagarsi danneggiando diverse celle.

Grazie al sito cinese “Il litio vuole vivere” abbiamo appreso che il nucleo della batteria è composto da 26 elettrodi positivi e 27 elettrodi negativi: si tratta di fogli sottili lunghi quasi quanto la cella. Il processo produttivo potrebbe essere meno complicato e più ripetibile rispetto alle celle cilindriche i cui elettrodi sono avvolti a spirale, favorendo inoltre la dissipazione del calore. Un non meglio precisato “rivestimento ceramico” potrebbe essere poi uno dei fattori che innalzano la sicurezza della cella nella reazione al test della perforazione. 

Secondo BYD le sue celle a lama si ricaricano molto velocemente e minimizzano un altro Tallone d’Achille della chimica LiFePO4, ossia il comportamento alle basse temperature: la carica può avvenire fino a - 10° e la scarica, ossia l’uso, è possibile anche a - 20°. Si tratta di valori migliori rispetto a quelli medi delle celle LFP: anche in questo caso c’è lo zampino della ceramica? Questa evoluta versione delle celle al ferro-fosfato equipaggerà le BYD Dolphin, Seal e Seal U viste all’IAA 2023 Monaco (qui la notizia), con il modello più costoso che usa le celle Blade come elemento strutturale del veicolo.