Perché i veicoli elettrici si caricano lentamente? Spiegazione dei limiti della batteria al litio

Uno dei maggiori ostacoli per gli acquirenti di veicoli elettrici (EV) è la velocità di ricarica. Nessuno vuole restare in una stazione lungo la strada per 40 minuti. Diamo un’occhiata più da vicino al motivo per cui i veicoli elettrici impiegano così tanto tempo per ricaricarsi e cosa viene fatto per superare questo grave ostacolo all’adozione dei veicoli elettrici.

Quanto tempo ci vuole per caricare un veicolo elettrico?

Il tempo esatto necessario per caricare una batteria di un veicolo elettrico dipenderà dal punto di ricarica, dalla carica rimasta per riempire il veicolo elettrico e da una miriade di fattori ambientali. Ad esempio, una Tesla Model 3 completamente esaurita con la capacità maggiore impiegherebbe dalle otto alle 12 ore per caricarsi a casa con un connettore ad alta potenza. Nel frattempo, una stazione Supercharger potrebbe fare lo stesso lavoro in 25-30 minuti.

I veicoli elettrici devono essere completamente carichi?

Una delle abitudini radicate nei conducenti quando si tratta di carburante è il rabbocco fino al 100%. Con la benzina, questo ha senso, ma le batterie possono subire danni significativi quando vengono spinte a quegli estremi di capacità.

Potresti aver visto funzionalità sui laptop che danno la priorità alla salute della batteria limitando la carica massima all’80%. Ora è pratica comune per i telefoni programmare le velocità di ricarica in modo che raggiungano il 100% solo quando stai per svegliarti al mattino: in questo modo, la batteria non spreca molto tempo con l’energia.

Queste precauzioni hanno a che fare con la chimica della batteria. Come spieghiamo nella nostra guida alle batterie, funzionano spostando gli atomi di litio da un lato all’altro di una batteria. Gli elettroni non possono arrivare per il viaggio a causa di una barriera tra le due metà della batteria. Quindi, gli elettroni prendono la strada panoramica attraverso un circuito elettrico che alimenta i nostri dispositivi. Alla fine, gli elettroni si riuniscono con i loro compagni di litio perduti da tempo sull’altro lato della batteria.

Su entrambi i lati della batteria c’è un supporto in cui gli ioni di litio possono rimanere nel frattempo. Quegli atomi di litio sono vitali per la stabilità strutturale dei mezzi in cui si trovano. Quando non c’è affatto litio alle due estremità, quelle strutture subiscono un grande colpo, il che riduce la loro capacità di ospitare gli ioni di litio in futuro e alla fine danneggia la carica capacità. Una scarica profonda danneggia la durata della batteria proprio come un sovraccarico per lo stesso motivo: stai privando un lato della batteria degli atomi di litio di cui i mezzi hanno bisogno per sostenere la struttura e ospitare più litio in futuro.

A causa dell’effetto che queste cariche estreme della batteria hanno sulla vita complessiva, i sistemi di gestione integrati nei veicoli elettrici sottoporteranno la carica effettiva nella fascia bassa e la carica in eccesso nella fascia alta. Questo protegge gli utenti dal danneggiare la salute a lungo termine delle loro batterie per il bene di un po’ più di energia nel momento. Quindi, anche se un veicolo elettrico dice che è al 100%, la batteria probabilmente ha ancora un buffer vuoto che ti assicura di non danneggiare la durata della batteria a lungo termine.

Perché i veicoli elettrici si caricano lentamente?

Se stai caricando una batteria quasi scarica, il primo 80% passa in circa mezz’ora, mentre l’ultimo 20% impiega altrettanto tempo. Come discusso in precedenza, la durata complessiva della batteria è ridotta a causa del sovraccarico, quindi i punti di ricarica inizieranno a ridurre la potenza quando rilevano che la batteria è quasi carica.

Oltre a garantire che la batteria del tuo veicolo elettrico continui a funzionare a lungo, questo rallentamento è anche una misura di sicurezza. Quando le batterie diventano più calde, diventano più esplosive. Sì, i pacchi batteria hanno strati di raffreddamento intrecciati su di essi, ma andranno solo fino a questo punto per contrastare il calore generato dalla ricarica.

Come si può ricaricare un veicolo elettrico più rapidamente?

In questo momento, il modo più veloce per caricare i veicoli elettrici è alle stazioni di ricarica a corrente continua di livello 3. I Supercharger Tesla sono il grande nome in quella categoria, ma ci sono altre alternative ad alta velocità.

Con il miglioramento della tecnologia della batteria, è probabile che anche i tempi di ricarica migliorino. I supercondensatori sono un progresso promettente, consentendo ai veicoli di ricevere rapidamente una grande carica durante le soste. Naturalmente, ciò dipende dall’installazione di stazioni di ricarica dedicate lungo i percorsi. I condensatori hanno anche una capacità energetica molto inferiore rispetto a una batteria adeguata, quindi al massimo cercheremmo sistemi ibridi.

Il grafene è un materiale promettente che stiamo iniziando a vedere nell’elettronica di consumo specializzata nella ricarica rapida. Il ridimensionamento fino alle batterie dei veicoli elettrici fornirà un miglioramento continuo dei tempi di ricarica senza la necessità di aggiornare l’infrastruttura. Anche se dipenderà dalla sostituzione della batteria, la tecnologia fondamentale della batteria non cambierebbe molto oltre alla sostituzione del grafene come uno dei componenti principali.

Le batterie a stato solido rappresentano un cambiamento molto più drammatico nella tecnologia delle batterie. Questi sono stati un obiettivo di ricerca per anni e, sebbene non abbiano ancora davvero sfondato sul mercato, la promessa è grande. Le batterie allo stato solido sono leggere e stabili, il che significa che sarebbero in grado di accettare una carica più veloce senza i pericoli del surriscaldamento come vediamo tra le batterie tradizionali con elettroliti liquidi.

Si spera che questo spieghi alcune delle sfide relative ai tempi di ricarica dei veicoli elettrici. L’attesa è scomoda, ma mantiene le batterie in funzione più a lungo e fornisce una rete di sicurezza. Nel prossimo futuro, è probabile che i miglioramenti della batteria riducano i tempi di ricarica dei veicoli elettrici.

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