L’invecchiamento più rapido di poche celle può ridurre del 17,7% la durata dei pacchi batteria delle auto elettriche e del 22,8% quella delle batterie degli autobus, rispetto alla durata potenziale media delle singole celle. È quanto emerge da uno studio pubblicato su Nature Energy, basato su dati raccolti per oltre tre anni da veicoli elettrici reali. Le differenze tra le celle possono aumentare con i chilometri percorsi, limitando sia l’energia utilizzabile sia la potenza disponibile.
Un pacco batteria è formato da molte celle che devono funzionare insieme. Quando sono collegate in serie, le prestazioni dell’intero sistema possono essere condizionate da quelle più deboli. In fase di ricarica, per esempio, una cella con capacità inferiore può raggiungere il limite massimo di tensione prima delle altre. Durante la scarica o quando è richiesta molta potenza, può invece essere una cella con maggiore resistenza interna — l’opposizione al passaggio della corrente — a raggiungere per prima i propri limiti. Così il pacco può arrivare a fine vita anche se molte celle conservano ancora una capacità considerevole.
Le differenze tra celle possono dipendere dalle materie prime, dalla produzione e dall’assemblaggio, ma anche dalla temperatura e dalle condizioni di guida. Se alcune invecchiano più rapidamente, possono ridurre la vita utile dell’intera batteria.
La ricerca è stata guidata da Zhongwei Chen, del Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) dell’Accademia cinese delle scienze (CAS), e da Changfu Zou, della Chalmers University of Technology. Al lavoro hanno partecipato anche scienziati del Beijing Institute of Technology e di Zeekr Technology Europe AB. Il gruppo ha analizzato auto con batterie al nichel-manganese-cobalto (NMC) e autobus con batterie al litio-ferro-fosfato (LFP). Alcuni veicoli avevano percorso fino a 300.000 chilometri.
Per stimare come cambiassero nel tempo la capacità e la resistenza interna delle singole celle, i ricercatori hanno utilizzato i dati registrati durante il normale funzionamento: tensione, corrente, temperatura e stato di carica, cioè la quantità di energia presente nella batteria rispetto alla sua capacità. Hanno combinato modelli delle batterie e reti neurali, tenendo conto delle diverse condizioni d’uso e delle temperature stagionali per rendere più omogenei i confronti.
Nelle auto con un chilometraggio contenuto, le differenze tra le celle sono rimaste generalmente limitate. In molti pacchi, però, dopo circa 170.000 chilometri alcune celle hanno cominciato a invecchiare più rapidamente, ampliando la distanza tra le più efficienti e le più deboli. Il momento in cui è iniziato il deterioramento e la sua entità sono variati da un veicolo all’altro.
Applicando un criterio comune per stabilire la fine della vita utile, lo studio ha stimato che l’invecchiamento disomogeneo ha ridotto del 6,2% lo stato di salute utilizzabile dei pacchi batteria delle auto e del 7,5% quello degli autobus. Le differenze nella resistenza interna hanno inoltre diminuito la potenza disponibile rispettivamente del 12,9% e del 15,1%. Nel caso delle strategie di ricarica e bilanciamento adottate dai veicoli esaminati, invece, le differenze nello stato di carica hanno in genere ridotto di meno del 2% la capacità di carica utilizzabile.
Nel corso della vita utile calcolata, le batterie delle auto hanno sfruttato il 80,7% delle proprie risorse energetiche potenziali; quelle degli autobus, il 72,9%. Secondo i criteri adottati nello studio, quando le celle più deboli raggiungevano i propri limiti restava quindi inutilizzato circa il 19,3% delle risorse potenziali nelle auto e il 27,1% negli autobus.
I risultati suggeriscono che per valutare la durata di una batteria non basta considerare le condizioni medie delle sue celle: anche poche celle che invecchiano rapidamente possono condizionare l’intero pacco. Il confronto tra le flotte indica inoltre che le strategie di bilanciamento possono influire sull’evoluzione delle differenze nel tempo. Tra i possibili interventi, i ricercatori citano una produzione e un assemblaggio più uniformi, sistemi di bilanciamento più avanzati e una gestione più efficace della temperatura. Anche batterie riconfigurabili, capaci di modificare il modo in cui le celle sono collegate e utilizzate, potrebbero ridurre i vincoli imposti da quelle più deboli.
«I nostri risultati mostrano che le prestazioni e la durata di un pacco batteria per veicoli elettrici non dipendono soltanto dal livello medio di invecchiamento delle celle, ma possono essere fortemente limitate da un numero ridotto di celle che invecchiano più rapidamente», ha dichiarato il professor Chen. «Quantificando l’effetto delle celle più deboli nell’uso reale dei veicoli elettrici, il nostro studio fornisce una base per migliorare l’utilizzo delle batterie, la gestione della loro durata e l’ottimizzazione a livello di sistema».
Lo studio, intitolato «Quantifying the impact of cell-to-cell inconsistency on electric vehicle battery degradation and utilization», è firmato da Litao Zhou, Xiaolei Bian, Yizhou Zhang, Zhenpo Wang, Zhongwei Chen, Zhiyu Mao e Changfu Zou. È stato pubblicato il 25 agosto 2026 su Nature Energy (DOI: 10.1038/s41560-026-02131-5). Segui le notizie su Google e Google News.
Fonte: scitechdaily.com
