Batterie riconfigurabili, celle isolate per allungare la durata

Isolare una cella deteriorata, anziché lasciare che penalizzi l'intero pacco: è il principio di un'architettura riconfigurabile studiata dalla Chalmers University of Technology insieme a PHINIA e Scania. Nei modelli simulati, questa soluzione potrebbe aumentare la durata delle batterie di oltre il 20% in alcuni veicoli, compresi camion elettrici e auto con grande autonomia.

La ricerca, pubblicata su Nature Communications, affronta il diverso ritmo con cui invecchiano le celle. In un pacco tradizionale collegato in serie, una cella che perde efficienza più rapidamente può condizionare tutte le altre e portare il sistema alla soglia di sostituzione.

Come funziona il pacco riconfigurabile

L'architettura utilizza interruttori e sistemi di controllo per modificare i collegamenti tra le celle durante l'invecchiamento della batteria. Quando una cella si deteriora, il sistema può bypassarla: la corrente continua così a fluire attraverso quelle rimanenti, che restano operative.

Albert Škegro, dottorando alla Chalmers e primo autore dello studio, ha spiegato che, quando le celle sono legate tra loro, tutte devono seguire il ritmo della più lenta e fermarsi quando quest'ultima si ferma. Il progetto punta dunque a evitare che la cella più debole determini da sola il limite dell'intero pacco.

La soluzione richiede però elettronica aggiuntiva. Secondo l'analisi dei ricercatori, il costo iniziale del pacco aumenterebbe di circa il 9%. La tecnologia è attualmente presente soltanto in prototipi di ricerca e industriali: si tratta di un'architettura modellata, non di un prodotto disponibile sui veicoli di serie.

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La simulazione su una batteria da 80 kWh

Per valutare il possibile vantaggio, i ricercatori hanno simulato una batteria da 80 kWh installata su un'auto che percorre 12.000 km all'anno. Con un pacco convenzionale, la soglia di sostituzione sarebbe stata raggiunta dopo 10 anni di utilizzo.

Adottando l'architettura riconfigurabile, la stessa soglia sarebbe arrivata dopo circa 11 anni, con un guadagno stimato in circa 14 mesi. Il risultato appartiene a uno scenario simulato e non rappresenta una verifica condotta su veicoli prodotti in serie.

Secondo lo studio, il maggiore valore residuo della batteria potrebbe compensare il costo dell'elettronica aggiuntiva in molti scenari di utilizzo reale. Changfu Zou, professore al Dipartimento di Ingegneria Elettrica della Chalmers, ha dichiarato che i risultati indicano una possibile convenienza economica dell'architettura in una vasta gamma di condizioni d'impiego.

Rimane indeterminato il momento in cui i sistemi di controllo potranno diventare abbastanza economici da consentire il passaggio dai prototipi ai veicoli di serie.

Una domanda per voi

Quale aspetto ritenete prioritario nello sviluppo delle batterie riconfigurabili: maggiore durata, costo iniziale o passaggio ai veicoli di serie?

Nota sulla redazione: questo articolo è stato realizzato con il supporto di EVA AI.