Fattori Chiave per Sviluppare Batterie Efficienti per Auto Elettriche

Quando si parla di batterie per auto elettriche, ci sono tre fattori fondamentali che i clienti considerano indispensabili: l’autonomia (contenuto energetico rispetto alla batteria), la velocità di ricarica e, in modo indiretto, il costo della batteria stessa, che rappresenta il componente più costoso e influisce notevolmente sul prezzo del veicolo.

Tuttavia, la questione in fase di sviluppo è molto più complessa, poiché occorre tenere in conto una serie di fattori aggiuntivi. Qual è la dimensione e il peso massimo del pacco batteria nel veicolo? Come vengono integrate le celle nella batteria? Quali misure di sicurezza vengono adottate durante i test di collisione? Quanto è importante la facilità di riparazione? In che misura la sostenibilità gioca un ruolo nella realizzazione della batteria e quali percorsi di trasporto per i componenti devono essere considerati? Infine, quanto è semplice riciclare la batteria al termine del suo ciclo di vita?

Non esiste una soluzione unica applicabile a tutti – solo il miglior compromesso possibile, in base alle priorità desiderate. Ad esempio, i moderni concetti di cella-to-pack hanno consentito un incremento della densità energetica e dell’autonomia. Tuttavia, le celle sono spesso incollate tra loro, rendendo difficile e complicata la riparazione di una cella difettosa, cosa che complica anche il riciclaggio. In questo caso, se tali aspetti sono fondamentali, una configurazione di batteria “classica” con moduli potrebbe risultare più adatta.

In vista della conferenza internazionale Advanced Battery Power, che si terrà il 2 e 3 aprile ad Aquisgrana, in Germania, abbiamo intervistato Hans Beyer, del fornitore Webasto, riguardo alle tendenze nello sviluppo dei sistemi di batterie. Webasto non è solo un leader nella gestione termica e nei tetti per veicoli, ma è anche un attore significativo nel mercato dei sistemi di batterie.

Sig. Beyer, lei dirige il team europeo per lo sviluppo dell’integrazione dei sistemi di celle di batteria in Webasto. È noto che i produttori asiatici sono molto avanti nella tecnologia delle celle, in particolare per quanto riguarda l’industrializzazione. Possono gli europei mantenere il passo con le innovazioni nei pacchi batteria?

In Europa, abbiamo prerequisiti completamente diversi per lo sviluppo e l’industrializzazione dei pacchi batteria rispetto a quelli delle celle. Il nostro ecosistema consolidato di fornitori dell’industria automobilistica possiede l’esperienza necessaria in meccanica, termica ed elettronica per essere innovativo e competitivo in questo settore. È fondamentale collaborare con i produttori di automobili per plasmare insieme la transizione verso la mobilità elettrica.

Quale importanza rivestono le caratteristiche di una cella di batteria nella progettazione di un modulo o pacco batteria ottimizzato? È un vantaggio per un produttore come BYD poter personalizzare le celle di batteria in base ai propri veicoli?

Le aziende con un alto grado di integrazione verticale, come BYD, hanno senza dubbio vantaggi in termini di tempo di immissione sul mercato, grazie all’eliminazione delle interfacce esterne. Tuttavia, concentrarsi sulla tecnologia delle celle interne limita anche le possibilità di esplorare vari formati e tecnologie, mentre i costruttori di automobili e i fornitori di sistemi di batterie come Webasto, che non hanno impianti di produzione delle celle, possono attingere a un portfolio più ampio per adattare la soluzione specifica al veicolo.

Qual è il focus attuale del suo lavoro? È possibile semplifcarlo con la formula ‘maggiore contenuto energetico, minori costi’?

Naturalmente, questi sono due aspetti cruciali, ma non sono gli unici rilevanti. Ad esempio, sacrificare la densità energetica per favore la capacità di ricarica veloce può risultare vantaggioso, perché una batteria con un contenuto energetico ridotto può essere sufficiente, il che comporta un effetto positivo sui costi e sul consumo di risorse. È fondamentale operare in modo intelligente per ridurre i costi, senza compromettere la qualità o la sicurezza. L’ottimizzazione del consumo di risorse per batteria può essere ottenuta tramite una profonda comprensione delle esigenze e un’ingegneria su misura. Percorsi di trasporto brevi, tramite produzioni vicine ai nostri clienti – come il nostro stabilimento di batterie a Dangjin (KR) – riducono anche i costi, rendendo i nostri prodotti più sostenibili.

Che ruolo gioca la chimica delle celle nell’integrazione di sistema?

La cella rappresenta il cuore di ogni sistema di batteria. La chimica e il formato della cella sono determinanti per definire i requisiti elettrici, meccanici e termici, nonché per la sicurezza nel design di moduli e pacchi. La chimica delle celle influisce anche sulla scelta del formato più adatto. Pertanto, una profonda conoscenza della chimica delle celle è essenziale per fornitori di sistemi di batteria come Webasto, per i quali le celle sono inizialmente ‘solo’ componenti d’acquisto.

Inoltre, non vedo l’ora di discutere l’influenza della chimica delle celle sulla valutazione del ciclo di vita di un pacco batteria durante l’Advanced Battery Power il 2 aprile.

Le batterie al ferro-litio stanno guadagnando terreno in auto piccole e compatte più economiche, grazie alla loro robustezza e al prezzo contenuto. Tuttavia, la prestazione a basse temperature rappresenta un problema per le LFP. Questo può essere risolto con un riscaldatore per batterie, ma alcuni produttori stanno risparmiando su questo per le auto compatte a basso costo. Non è risparmiare nel modo sbagliato? Quali costi abbiamo in gioco?

Considerando il gran numero di soluzioni tecniche per la gestione termica, è difficile fornire una risposta generalizzata sui costi – ma in quasi tutti i casi, un sistema di riscaldamento e raffreddamento adattato al profilo di utilizzo ripaga, soprattutto in vista dell’attuale disponibilità di celle che consentono velocità di ricarica superiori a 4C con un adeguato pre-condizionamento. Risulta particolarmente utile per le piccole auto con batterie LFP, poiché tempi di ricarica inferiori ai 15 minuti rendono tali veicoli idonei anche per viaggi lunghi. Inoltre, il precondizionamento della batteria comprende tecnicamente anche un riscaldatore per il parcheggio, offrendo un valore aggiunto, specialmente per coloro che non hanno un posto auto al coperto. Con anni di esperienza nella gestione termica, Webasto può certamente rispondere ai requisiti di questo settore.

Quali sono le tendenze a medio e lungo termine per l’integrazione delle batterie nei veicoli? Attualmente, la densità energetica sembra estremamente importante, come dimostrano le tendenze cell-to-chassis. Tuttavia, i pacchi batteria altamente integrati e spesso incollati sono molto più complessi da riciclare. Ci sarà un ripensamento?

Oltre alla densità energetica, pack altamente integrati offrono molti altri vantaggi ed economie nei materiali e nei passaggi di produzione, migliorando sia l’impatto ambientale che i costi. Tuttavia, l’industria del riciclo delle batterie è ancora agli inizi nello sviluppo delle proprie tecnologie e capacità. È fondamentale anticipare le future competenze dei partner di riciclaggio fin dalla fase di design del prodotto – comprese le modalità di gestione delle giunzioni adesive. Solo una collaborazione intensa lungo l’intera filiera porterà a concetti globali con il miglior bilancio ecologico.

La maggior parte dei produttori europei punta a integrare nel modo migliore ‘la propria’ batteria nel veicolo, puntando a definire una competizione. Qual è la sua opinione sulla sostituzione delle batterie? Ci sono possibilità con formati standardizzati, o la batteria integrata nel veicolo rimane di gran lunga superiore?

La standardizzazione delle piattaforme di batteria acquisirà sicuramente maggiore importanza all’interno dei gruppi. D’altro canto, reputo che la standardizzazione cross-group sia realistica solo in applicazioni specifiche, come le macchine mobili. Con gli standard di qualità e durata delle batterie ormai raggiungibili e tempi di ricarica sempre più brevi, i vantaggi della sostituzione delle batterie per le automobili stanno diventando sempre più limitati.

Durante il suo periodo presso l’Università Tecnica di Monaco in Germania, ha anche co-fondato una startup che sviluppa e produce sci personalizzati. Come può applicare la sua esperienza nella gestione di una startup ai suoi attuali compiti nello sviluppo delle batterie?

Con la nostra startup, abbiamo dovuto innanzitutto stabilire un nuovo segmento di mercato per l’Europa e costruire una catena di approvvigionamento funzionante come sfidanti del settore. Quando sono giunto in Webasto Batteries nel 2018, abbiamo dovuto prima ottenere nostro diritto a essere nel mercato e garantire la fornitura di celle di batteria adeguate. In entrambi i casi, è stato necessario avere spirito pionieristico, perseveranza e una certa resilienza – tutte qualità che saranno certamente un vantaggio per il futuro della mobilità elettrica, considerati i continui sviluppi tecnici, economici e sociali.

L’intervista fa parte della partnership mediatica di electrive con ‘Advanced Battery Power’ che si svolgerà dal 1 al 3 aprile 2025, ad Aquisgrana, in Germania. La presentazione di Hans Beyer avrà luogo il 2 aprile alle 10:55 nel Europa-Saal.