Al giorno d'oggi, le buone auto elettriche hanno già un'autonomia sufficiente per la maggior parte delle persone, ma sono ancora molto più costose delle loro controparti ICE (Internal Combustion Engine). Questo è il motivo per cui LFP (LiFePO4) e CTP (cell-to-pack) sono tecnologie estremamente importanti per rendere mainstream le auto elettriche. Le case automobilistiche che non prevedono di utilizzare queste due tecnologie il prima possibile non prendono sul serio la produzione in serie di auto elettriche. Ad esempio, Stellantis prevede di iniziare a utilizzare i pacchetti CTP con celle LFP solo entro il 2024...
LFP è una batteria chimica priva di cobalto che, combinata con semplici batterie CTP, può finalmente far competere le auto elettriche con le auto ICE in termini di prezzo e disponibilità.
Mentre a livello di cella la densità di energia non è eccezionale, a livello di batteria l'LFP può competere con altre sostanze chimiche. Poiché l'LFP è una batteria chimica molto sicura e le celle non bruciano o esplodono anche se perforate, i pacchi batteria non richiedono molti dispositivi di protezione. Pertanto, i pacchi batteria LFP sono estremamente semplici da assemblare e possono adottare una configurazione CTP senza modulo.
Per quanto riguarda le comuni cellule NCA e NCM, sono più dense di energia, ma non sono molto sicure. I pacchi batteria realizzati con queste celle richiedono moduli e piastre metalliche per fungere da firewall nel caso in cui una cella bruci o esploda.
Riassumendo, con i pacchi batteria LFP super sicuri i rapporti VCTP (volumetric cell-to-pack) e GCTP (gravimetric cell-to-pack) sono molto più alti. Vediamo alcune cifre medie.
Batteria LFP
Batteria NCM/NCA
Il rapporto VCTP ci dice quanto del volume della batteria corrisponde al materiale attivo, che effettivamente immagazzina energia (celle). Il resto del volume proviene dal materiale passivo utilizzato per assemblare e proteggere le celle (custodia, moduli, cavi, sensori, BMS, TMS, ecc.).
Il rapporto GCTP ci dice quanto del peso della batteria corrisponde al materiale attivo, che effettivamente immagazzina energia (celle). Il resto del peso proviene dal materiale passivo utilizzato per assemblare e proteggere le celle (custodia, moduli, cavi, sensori, BMS, TMS, ecc.).
Come puoi vedere, non solo le celle NCA e NCM sono di per sé più costose dell'LFP, i loro pacchi batteria sono anche molto più complessi e richiedono materiale costoso per renderli alquanto sicuri. Solo il 45% circa del volume viene utilizzato dal materiale attivo (cellule), il che significa che il materiale passivo necessario per assemblare e proteggere le cellule occupa la maggior parte dello spazio.
Di seguito puoi vedere la semplicità che BYD ha raggiunto nel 2020 rimuovendo i moduli con l'introduzione della sua batteria Blade che segue una configurazione CTP.
Evoluzione del pacco batterie BYD
Andando avanti, vediamo che tipo di densità di energia si aspettano di raggiungere presto importanti produttori di celle per batterie con le celle per batterie LFP.
SVOLTA
SVOLT prevede di aumentare la densità di energia delle celle LFP aggiungendo più silicio agli anodi di grafite.
Guoxuan
Guoxuan prevede di aumentare la densità di energia delle celle LFP sostituendo la grafite con il silicio negli anodi.
CATL
Entro il 2023 CATL prevede di introdurre la chimica della batteria LxFP, che è probabilmente la versione ad alta tensione di LFP (LMFP/LFMP) di cui scrivo da alcuni anni.
Tabella di marcia della batteria CATL
Ormai probabilmente saprai che la batteria BYD Blade è il mio design preferito per la batteria. Rabbrividisco ogni volta che guardo un video di Sandy Munro che smonta un pacco batteria da case automobilistiche legacy. C'è così tanta spazzatura che potrebbe essere evitata con una semplice batteria CTP realizzata con celle LFP. Immagina quanto possono essere semplici e veloci le linee di produzione che assemblano le batterie CTP.
Quando è stata rilasciata per la prima volta nel 2020, la batteria BYD Blade ha raggiunto una densità di energia di 166 Wh/kg a livello di cella e 140 Wh/kg a livello di pacco. Tuttavia, la chimica dell'LFP è migliorata da allora e mi chiedo quanto sarà densa di energia la seconda generazione. Se BYD raggiunge 200 Wh/kg a livello di cella, il pacco batteria Blade può raggiungere 170-180 Wh/kg.
Sarò deluso se entro il prossimo anno BYD non utilizzerà il silicio come anodi per una ricarica più rapida e raggiungerà almeno 170 Wh/kg a livello di pacco.
L'imminente arrivo della BYD e-platform 3.0 è una buona occasione per presentare la seconda generazione di batterie Blade. Sono curioso di conoscere la densità di energia della batteria utilizzata nel prossimo BYD Dolphin.
BYD e-Platform 3.0
