Durante i primi anni dopo aver aperto questo blog nel 2015, scrivevo spesso articoli che dimostravano che le case automobilistiche tradizionali non stavano prendendo sul serio le auto elettriche. Stavano attivamente cercando di dimostrare che le auto elettriche non funzionavano vendendo auto troppo costose con autonomia ridotta e incolpando la tecnologia della batteria, quando non utilizzavano nemmeno le migliori tecnologie di batteria disponibili all'epoca.
All'epoca, Tesla era l'unica casa automobilistica che utilizzava le batterie più dense di energia disponibili, che erano celle della batteria NCA di forma cilindrica. La maggior parte delle case automobilistiche utilizzava celle della batteria LMO nelle loro auto elettriche, che sono tutt'altro che eccezionali...
Confronto di diverse sostanze chimiche del catodo della batteria
Quando le case automobilistiche, spinte da normative sulle emissioni più severe, hanno finalmente iniziato a prendere sul serio le auto elettriche, i produttori di celle per batterie hanno iniziato a sviluppare celle NCM ad alta densità di energia in forme prismatiche e a sacchetto, realizzate appositamente per l'uso nelle auto elettriche. Fino ad allora, i più interessati alle celle della batteria ad alta densità di energia erano i produttori di laptop, ecco perché erano realizzati in forma cilindrica.
Ora nel 2020 lo scenario è molto diverso da quello che avevamo quando ho aperto questo blog nel 2015. Le case automobilistiche legacy stanno effettivamente vendendo auto elettriche con buone batterie. La maggior parte di loro ora utilizza celle della batteria NCM 523 o NCM 622 e si prepara a passare a celle ancora più dense di energia come NCM 712, NCM 811 e persino NCMA.
Prestazioni di diversi catodi avanzati delle celle della batteria
NCMA combina le migliori caratteristiche delle sostanze chimiche NCM e NCA e rappresenta un solido miglioramento.
Ad ogni modo, in questo momento sembra che due chimiche catodiche domineranno il mondo delle batterie per veicoli elettrici nel prossimo futuro. Il catodo NCMA che offre la migliore densità di energia e il catodo LFMP senza cobalto che offre il miglior costo. Una strategia intelligente per le case automobilistiche sarebbe quella di offrire la stessa auto elettrica con due diversi pacchi batteria, uno ottimizzato per l'autonomia e un altro per il costo.
Ora che ti ho fornito un po' di contesto, passiamo alla parte interessante e confrontiamo alcune batterie delle popolari auto elettriche.
Volkswagen e-Golf
Volkswagen e-Golf 2019
- Capacità totale della batteria:35,8 kWh
- Capacità della batteria utilizzabile:32 kWh (89 %)
- Peso della batteria:349 kg
- Densità di energia della batteria:103 Wh/kg
- Celle:264 (88s3p)
- Chimica:NCM 333 (noto anche come NCM 111)
- Produttore:Samsung SDI
- TMS:raffreddamento ad aria passivo
NCM 333 significa che il catodo oltre al litio contiene nichel, cobalto e manganese in un rapporto di composizione di 3:3:3 (parti uguali), che è lo stesso per NCM 111.
Volkswagen e-up, SEAT Mii Electric e Skoda CITIGOe iV
Nuova ŠKODA CITIGOe iV
- Capacità totale della batteria:36,8 kWh
- Capacità della batteria utilizzabile:32,3 kWh (88 %)
- Peso della batteria:248 kg
- Densità di energia della batteria:148 Wh/kg
- Celle:168 (84s2p)
- Chimica:NCM 622
- Produttore:LG Chem
- TMS:raffreddamento ad aria passivo
Renault Twingo ZE
Nuova Renault Twingo ZE 2020 laterale-posteriore
- Capacità totale della batteria:22 kWh
- Capacità della batteria utilizzabile:21,3 kWh (97 %)
- Peso della batteria:165 kg
- Densità di energia della batteria:133 Wh/kg
- Chimica:NCM 712 (non confermato, solo una mia ipotesi)
- Produttore:LG Chem
- TMS:raffreddamento a liquido attivo
Renault ZOE
Nuova Renault ZOE in colore Glacier White
Batteria ZE 40 di vecchia generazione Renault ZOE
- Capacità totale della batteria:44,1 kWh
- Capacità della batteria utilizzabile:41 kWh (93 %)
- Peso della batteria:305 kg
- Densità di energia della batteria:145 Wh/kg
- Celle:192 (96s2p)
- Chimica:NCM 622
- Produttore:LG Chem
- TMS:raffreddamento ad aria attivo
Batteria ZE 50 di nuova generazione Renault ZOE
- Capacità totale della batteria:54,66 kWh
- Capacità della batteria utilizzabile:52 kWh (95%)
- Peso della batteria:326 kg
- Densità di energia della batteria:168 Wh/kg
- Celle:192 (96s2p)
- Chimica:NCM 712
- Produttore:LG Chem
- TMS:raffreddamento ad aria attivo
Nota :Nella nuova generazione Renault ZOE la batteria ZE 40 è solo una batteria ZE 50 con capacità limitata dal software del BMS (Battery Management System). Non è la stessa batteria ZE 40 disponibile nella vecchia generazione.
Nella nuova generazione Renault ZOE la batteria ZE 40 è solo una batteria ZE 50 con capacità limitata dal BMS
LG Chem ha già dichiarato di riservare la chimica dell'NCM 811 alle celle cilindriche e le celle a sacchetto ottengono prima l'NCM 712, poi l'NCMA nel 2022.
BMW i3
BMW i3
Batteria da 94 Ah di vecchia generazione
- Capacità totale della batteria:33,77 kWh
- Capacità della batteria utilizzabile:27,2 kWh (80 %)
- Peso della batteria:256 kg
- Densità di energia della batteria:132 Wh/kg
- Celle:96 (96s1p)
- Chimica:NCM 333 (noto anche come NCM 111)
- Produttore:Samsung SDI
- TMS:raffreddamento a liquido attivo
Batteria di nuova generazione da 120 Ah
- Capacità totale della batteria:42,2 kWh
- Capacità della batteria utilizzabile:37,9 kWh (90 %)
- Peso della batteria:278 kg
- Densità di energia della batteria:152 Wh/kg
- Celle:96 (96s1p)
- Chimica:NCM 622
- Produttore:Samsung SDI
- TMS:raffreddamento a liquido attivo
Peugeot e-208 e Opel Corsa-e
Peugeot e-208
- Capacità totale della batteria:50 kWh
- Capacità della batteria utilizzabile:46 kWh (92%)
- Peso della batteria:356 kg
- Densità di energia della batteria:140 Wh/kg
- Celle:216 (108s2p)
- Chimica:NCM 523 (non confermato, solo una mia ipotesi)
- Produttore:CATL
- TMS:raffreddamento a liquido attivo
Nissan LEAF
Nissan Leaf 2018 su strada
Batteria da 40 kWh
- Capacità totale della batteria:39,46 kWh
- Capacità della batteria utilizzabile:36 kWh (91 %)
- Peso della batteria:303 kg
- Densità di energia della batteria:130 Wh/kg
- Celle:192 (96s2p)
- Chimica:NCM 523
- Produttore:Envision AESC
- TMS:raffreddamento ad aria passivo
Batteria da 62 kWh
- Capacità totale della batteria:62 kWh
- Capacità della batteria utilizzabile:56 kWh (90 %)
- Peso della batteria:410 kg (stima)
- Densità di energia della batteria:151 Wh/kg (stima)
- Celle:288 (96s3p)
- Chimica:NCM 523
- Produttore:Envision AESC
- TMS:raffreddamento ad aria passivo
Entrambi i pacchi batteria utilizzano le stesse celle della batteria NCM 523, ma l'AESC è riuscita a massimizzare la disposizione delle celle per adattarle di più nello stesso spazio. Con 288 celle il pacco batteria più grande si scarica a C-rate inferiori, il che aiuta anche ad aumentare l'efficienza della corrente (efficienza coulombica), altrimenti la sua capacità sarebbe di soli 59,19 kWh (39,46 kWh x 3 / 2).
Chevrolet Bolt EV e Opel Ampera-e
Chevrolet Bolt EV 2020
Vecchia generazione
- Capacità totale della batteria:62,2 kWh
- Capacità della batteria utilizzabile:58 kWh (93 %)
- Peso della batteria:435 kg
- Densità di energia della batteria:143 Wh/kg
- Celle:288 (96s3p)
- Chimica:NCM 622
- Produttore:LG Chem
- TMS:raffreddamento a liquido attivo
Nuova generazione 2020
- Capacità totale della batteria:68 kWh
- Capacità della batteria utilizzabile:64 kWh (94 %)
- Peso della batteria:430 kg
- Densità di energia della batteria:158 Wh/kg
- Celle:288 (96s3p)
- Chimica:NCM 712 (non confermato)
- Produttore:LG Chem
- TMS:raffreddamento a liquido attivo
La capacità della batteria pubblicizzata da Chevrolet non è né totale né utilizzabile, è una via di mezzo…
Per quanto riguarda la nuova generazione 2020, è probabile che ci sia stata una modifica alle celle della batteria NCM 712 e sebbene l'aumento della densità di energia sembri minimo, c'è una spiegazione. La Chevrolet Bolt EV 2020 ora ha il "pacchetto batteria per climi freddi" che, secondo GM, consente una ricarica CC più veloce del 150 % quando fa freddo.
Questo "pacchetto batteria per climi freddi" significa un migliore isolamento e riscaldamento della batteria, ma è probabile che comporti un peso aggiuntivo. Spiegando perché la densità di energia del pacco batteria è aumentata solo da 143 a 158 Wh/kg, mentre nella Renault ZOE, l'aggiornamento alle celle della batteria NCM 712 ha comportato un aumento della densità di energia da 145 a 168 Wh/kg.
Hyundai Kona Electric
Hyundai Kona Electric 2019
Versione a lungo raggio
- Capacità totale della batteria:67,5 kWh
- Capacità della batteria utilizzabile:64 kWh (94 %)
- Peso della batteria:452 kg
- Densità di energia della batteria:149 Wh/kg
- Celle:294 (98s3p)
- Chimica:NCM 622
- Produttore:LG Chem
- TMS:raffreddamento a liquido attivo
Questo pacco batteria è realizzato con le stesse celle LG Chem LGX E63 che troviamo nella batteria del Renault ZE 40, ma invece di 192 celle (96s2p), Hyundai utilizza 294 celle (98s3p).
Hyundai IONIQ Electric
Hyundai IONIQ elettrico
- Capacità totale della batteria:40,4 kWh
- Capacità della batteria utilizzabile:38,3 kWh (94 %)
- Peso della batteria:359 kg (senza riscaldatore batteria) e 363 kg (con riscaldatore batteria)
- Densità di energia della batteria:112,4 Wh/kg (senza riscaldatore batteria) e 111,2 Wh/kg (con riscaldatore batteria)
- Celle:176 (88s2p)
- Chimica:NCM 622
- Produttore:LG Chem
- TMS:raffreddamento a liquido attivo
Questo pacco batteria è realizzato con le stesse celle LG Chem LGX E63 che troviamo nella batteria del Renault ZE 40, ma invece di 192 celle (96s2p), Hyundai utilizza 176 celle (88s2p).
Kia e-Soul
Kia e-Soul
- Capacità totale della batteria:67,5 kWh (stima)
- Capacità della batteria utilizzabile:64 kWh (94 %)
- Peso della batteria:457 kg
- Densità di energia della batteria:148 Wh/kg
- Celle:294 (98s3p)
- Chimica:NCM 622
- Produttore:SK Innovation
- TMS:raffreddamento a liquido attivo
Kia e-Niro
Kia e Niro
- Capacità totale della batteria:67,5 kWh (stima)
- Capacità della batteria utilizzabile:64 kWh (94 %)
- Peso della batteria:457 kg
- Densità di energia della batteria:148 Wh/kg
- Celle:294 (98s3p)
- Chimica:NCM 622
- Produttore:SK Innovation
- TMS:raffreddamento a liquido attivo
Jaguar I-PACE
Jaguar I-PACE
- Capacità totale della batteria:90 kWh
- Capacità della batteria utilizzabile:84,7 kWh (94 %)
- Peso della batteria:603 kg
- Densità di energia della batteria:149 Wh/kg
- Celle:432 (108s4p)
- Chimica:NCM 622
- Produttore:LG Chem
- TMS:raffreddamento a liquido attivo
Jaguar utilizza le stesse celle della batteria LG Chem LGX N2.1 che troviamo nel pacco batteria di vecchia generazione della Chevrolet Bolt EV. Ma invece di 288 celle (96s3p), Jaguar utilizza 432 celle (108s4p) nei pacchi batteria.
EQC Mercedes-Benz
Mercedes-Benz EQC in bianco
- Capacità totale della batteria:85 kWh
- Capacità della batteria utilizzabile:80 kWh (94 %)
- Peso della batteria:652 kg
- Densità di energia della batteria:130 Wh/kg
- Celle:384 (96s4p)
- Chimica:NCM 622
- Produttore:LG Chem o SK Innovation (ci sono segnalazioni contrastanti)
- TMS:raffreddamento a liquido attivo
Audi e-tron 55 quattro
Audi e-tron 55 quattro
- Capacità totale della batteria:95 kWh
- Capacità della batteria utilizzabile:86,5 kWh (91 %)
- Peso della batteria:700 kg
- Densità di energia della batteria:136 Wh/kg
- Celle:432 (108s4p)
- Chimica:NCM 622
- Produttore:LG Chem
- TMS:raffreddamento a liquido attivo
Porsche Taycan Turbo S
Porsche Taycan Turbo S
- Capacità totale della batteria:93,4 kWh
- Capacità della batteria utilizzabile:83,7 kWh (87 %)
- Peso della batteria:630 kg
- Densità di energia della batteria:148 Wh/kg
- Celle:396 (198s2p)
- Chimica:NCM 622
- Produttore:LG Chem
- TMS:raffreddamento a liquido attivo
Tesla Model X
Tesla Modello X
Versione a lungo raggio
- Capacità totale della batteria:102,4 kWh
- Capacità della batteria utilizzabile:98,4 kWh (96 %)
- Peso della batteria:630 kg
- Densità di energia della batteria:162 Wh/kg
- Celle:8.256 (96s86p)
- Chimica:NCA
- Produttore:Panasonic
- TMS:raffreddamento a liquido attivo
Tesla Model S
Tesla Modello S
Versione a lungo raggio
- Capacità totale della batteria:102,4 kWh
- Capacità della batteria utilizzabile:98,4 kWh (96 %)
- Peso della batteria:630 kg
- Densità di energia della batteria:162 Wh/kg
- Celle:8.256 (96s86p)
- Chimica:NCA
- Produttore:Panasonic
- TMS:raffreddamento a liquido attivo
Tesla Model 3
Versione di produzione Tesla Model 3
Versione a lungo raggio
- Capacità totale della batteria:80,5 kWh
- Capacità della batteria utilizzabile:76 kWh (94 %)
- Peso della batteria:478 kg
- Densità di energia della batteria:168 Wh/kg
- Celle:4.416 (96s46p)
- Chimica:NCA
- Produttore:Panasonic
- TMS:raffreddamento a liquido attivo
Aggiornamenti previsti in arrivo
- Envision AESC, che fornisce celle per batterie a Nissan, aggiornerà le sue celle da NCM 523 a NCM 811 durante quest'anno. Nissan ha la possibilità di aggiornare il LEAF con celle della batteria più dense di energia e infine di dotarlo di un TMS (sistema di gestione della temperatura) attivo per gestire correttamente la ricarica rapida e prevenire un'eccessiva degradazione della capacità.
- Hyundai potrebbe aggiornare le proprie celle della batteria a NCM 712 già quest'anno, oppure attendere fino al 2022 per ottenere invece le celle NCMA da LG Chem.
- L'anno prossimo Samsung SDI porterà le proprie celle della batteria NCM 811 e la BMW i3 sarà probabilmente la prima auto elettrica a ottenerle. La capacità della batteria aumenterà probabilmente di circa 10 kWh dagli attuali 42,2 kWh a 52 kWh.
Mentre penso che sia importante continuare a spingere per batterie a maggiore densità di energia che offrano alle auto elettriche la migliore autonomia possibile, penso anche che sia importante renderle convenienti. Questo è il motivo per cui abbiamo bisogno anche di batterie prive di cobalto come LFP e LFMP. Consentire ai clienti di scegliere il tipo di batteria che desiderano (massimizzato per autonomia o costo) è la strategia che penso diventerà la norma nel prossimo futuro.
