Le batterie sono da tempo al centro dei progressi dell'elettronica, dei veicoli elettrici (EV) e dell'accumulo di energia rinnovabile. Tuttavia, con l'evoluzione delle tecnologie delle batterie, devono evolversi anche le soluzioni di ricarica che le supportano.
Nell'ambito della conferenza The Future of Electrification 2025, nel webinar “Charging Ahead: Adapting to Emerging Battery Chemistries”, Matthew Moore, Application Engineer di ZIVAN, ha esaminato la duplice evoluzione della chimica delle batterie e della ricarica, fornendo indicazioni fondamentali per gli OEM che si accingono all'elettrificazione.
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Panoramica del webinar: tre punti chiave
Dai progetti di batterie tradizionali ai prodotti chimici di nuova generazione, le osservazioni di Moore sono una guida preziosa per gli OEM, poiché forniscono un contesto essenziale su quali tecnologie di batterie si allineano meglio alle moderne strategie di elettrificazione. Di seguito alcuni dei punti salienti discussi nel webinar.
#1. L'evoluzione della chimica delle batterie
Fin dalla loro nascita, le batterie si sono continuamente evolute per soddisfare la crescente domanda di energia delle applicazioni industriali e commerciali.
Oggi sono due le chimiche che dominano le soluzioni per l'energia elettrica:
- Piombo-acido - Tra le tecnologie di batterie più antiche e più diffuse, il piombo-acido rimane un punto fermo nelle automobili, nei carrelli elevatori e nei sistemi di alimentazione di riserva. La durata, la riciclabilità e l'ampia disponibilità ne fanno una scelta affidabile. Tuttavia, il peso, la bassa densità di energia e i tempi di ricarica lenti possono indicare che la chimica ha già raggiunto il suo pieno potenziale.
- Ioni di litio - Lo standard industriale per l'elettronica di consumo e i veicoli elettrici, le batterie agli ioni di litio offrono un'elevata densità energetica, una struttura leggera e capacità di ricarica rapida. L'adozione diffusa rimane tuttavia limitata dai rischi di fuga termica, dalle preoccupazioni della catena di approvvigionamento e dalle considerazioni sulla sostenibilità.
In aggiunta alle batterie dominanti sul mercato, Moore ha evidenziato altre chimiche che introducono compromessi in termini di costo, densità energetica e sostenibilità, tra cui:
- Batterie a base di nichel - Offrono una durata e una resa energetica elevate, ma soffrono di un “effetto memoria” che ne riduce la capacità nel tempo. La naturale tossicità del nichel solleva ulteriormente le preoccupazioni ambientali.
- Batterie AGM (Absorbent Glass Mat) - Un'evoluzione della batteria al piombo sigillata che offre operazioni a prova di fuoriuscita e senza manutenzione, ma che soffre di molti degli stessi inconvenienti della tradizionale batteria al piombo.
- Batterie al Gel - Un'altra variante sigillata al piombo, gli elettroliti al gel immobilizzano l'acido per migliorare la sicurezza e le prestazioni. Richiedono una carica più lenta per evitare danni e sono più costose delle AGM.
#2. Chimiche emergenti: superare i limiti
Mentre le batterie di attuale generazione rappresentano lo standard odierno, lo sviluppo di prodotti chimici emergenti cerca di superare le limitazioni esistenti e di ampliare le possibilità di applicazioni elettrificate.
Moore ha esaminato diverse chimiche più interessanti, attualmente in fase di sperimentazione:
- Zinc-air - Utilizzato in dispositivi a bassa potenza come apparecchi acustici e sensori, lo zinco-aria offre un'elevata densità energetica e semplifica la logistica della catena di approvvigionamento. Tuttavia, i cicli di vita brevi e la potenza limitata limitano la fattibilità per applicazioni più ampie.
- Ioni di sodio e calcio - Posizionati come alternative sostenibili ed economicamente vantaggiose agli ioni di litio, questi prodotti chimici sono poco costosi da produrre e rispettosi dell'ambiente. Tuttavia, la bassa densità energetica e le limitazioni dell'elettrolita impediscono loro di competere nelle applicazioni ad alta potenza.
- Batterie allo stato solido - Considerate la “prossima frontiera” della tecnologia delle batterie, le batterie allo stato solido sfidano lo standard degli ioni di litio con una maggiore densità energetica, una maggiore sicurezza e una durata di vita più lunga. Tuttavia, gli elevati costi di produzione e le difficoltà di riciclaggio continuano a limitare l'adozione su larga scala.
#3. Integrazione del caricabatterie: Il ruolo della chimica nell'efficienza della ricarica
Sebbene la chimica delle batterie sia un fattore chiave per gli OEM, Moore ha sottolineato che l'integrazione dei caricabatterie è altrettanto fondamentale per il successo dell'elettrificazione.
Le diverse chimiche delle batterie richiedono profili di carica unici, un fattore spesso trascurato nelle prime fasi di progettazione. Per garantire prestazioni e sicurezza ottimali, i sistemi di ricarica devono essere progettati per soddisfare le esigenze specifiche di ciascuna chimica.
I sistemi di gestione delle batterie (BMS) svolgono un ruolo fondamentale nel colmare questo divario tra chimica e carica:
- mantengono il corretto bilanciamento delle celle, assicurando che ogni cella si carichi e si scarichi in modo uniforme, prolungando la durata complessiva della batteria;
- gestiscono e regolano le temperature della batteria per prevenire il rischio di fuga termica, di guasti al sistema e di incendi, consentendo una carica sicura per qualsiasi chimica.
- monitorano lo stato di carica e di salute della batteria, regolando dinamicamente i livelli di corrente e tensione in base ai requisiti della chimica.
Come ha affermato Moore, i progressi nella tecnologia BMS rimangono essenziali per una più ampia adozione dell'elettrico, in particolare nelle applicazioni off-road e industriali.
ZAPI GROUP: innovazione e partnership per ottimizzare le soluzioni di ricarica
A conclusione del webinar, Moore ci ha ricordato che la collaborazione rimane il fattore più critico per il progresso della tecnologia delle batterie e della ricarica. Man mano che le sostanze chimiche emergenti e le soluzioni ibride si affermano, gli OEM devono mantenere strette partnership con i produttori di batterie, i fornitori di soluzioni di ricarica e i team di ricerca e sviluppo per promuovere l'innovazione e la resilienza della catena di fornitura.
ZIVAN, parte di ZAPI GROUP dal 1985, sviluppa soluzioni proprietarie, tecnologie di ricarica on & off board e algoritmi di ricarica specifici per ogni tipo di chimica. Queste caratteristiche fanno di ZIVAN un partner affidabile per sostenere gli OEM nello sviluppo della prossima generazione di apparecchiature elettrificate.
Per approfondire queste innovazioni, guarda il webinar completo o contatta Matthew Moore per una consulenza.
Matthew Moore e-mail: matthew.moore@zapiinc.com
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