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ELETTRONICA OGGI 501 - APRILE 2022 33 POWER BATTERIES – Internal Combustion Engine) con un gruppo propulsore elettrico, un fenomeno del tutto analogo a quello che si sta verificando nell’industria automobilistica. Il mercato globale delle moto elettriche ha superato quota 30 miliardi di dollari nel 2020 e, secondo le previsioni, è destinato ad aumentare in misura pari a circa il 4% su base annua nel periodo compreso tra il 2021 e il 2027 (Fig. 1). Tuttavia, l’adozione su larga scala di moto elettriche comporta il superamento di un gran numero di ostacoli di natura tecnica, tra cui l’estensione della loro autonomia e la riduzione dei tempi richiesti per la ricarica, oltre allo sviluppo di infrastrutture come le stazioni di ricarica. Per affrontare in modo efficace queste problematiche l’evoluzione tecnologica delle batterie, che rappresentano il nucleo centrale delle moto elettriche, riveste un ruolo di primaria importanza. Tecnologie delle batterie Al giorno d’oggi le moto elettriche utilizzano in misura sempre maggiore batterie a ioni di litio (Li-Ion) leggere, compatte caratterizzate da elevata densità di energia. La forma della cella della batteria può essere classificata nelle seguenti tipologie: cilindrica, prismatica e a sacchetto Fig. 1 – Il mercato globale degli scooter e delle moto elettriche è destinato ad aumentare nei prossimi anni Fig. 2 – Esempio di batterie a ioni di litio a sacchetto sviluppate da TDK (laminate). Di queste tre tipologie, le celle a sacchetto (pounch) hanno la più elevata densità di energia e possono essere rese più sottili e leggere, una caratteristica senza dubbio importante nel caso delle motociclette, dove la riduzione di peso e ingombri riveste un’importanza critica. Un esempio di batterie a ioni di litio a sacchetto è riportato in figura 2. Tuttavia, poiché le tradizionali batterie a ioni di litio a sacchetto sono utilizzate solitamente in dispositivi consumer di piccole dimensioni, come ad esempio gli smartphone, nonnecessariamentesonostate realizzateper operare in un intervallo di temperatura adatto per le moto elettriche. Nei climi freddi, a esempio, a causa della minore efficienza della batteria, l’autonomia di una motocicletta può essere ridotta fino al 50%. Fortunatamente, grazie all’avvento di nuove tecnologie nel campo delle batterie e dei gruppi propulsori, l’impatto di questo fenomeno tende gradualmente a diminuire. Per applicazioni di questo tipo, società come TDK hanno sviluppato tecniche che permettono di aumentare sensibilmente l’efficienza in ambienti freddi ottimizzando, per esempio, il progetto dei materiali utilizzati per gli elettrodi. Tali batterie garantiscono un maggior durata (numero di cicli di ricarica) e migliori caratteristiche di carica/scarica alle basse temperature (Fig. 3). Oltre a ciò, rispetto alle tradizionali batterie a ioni di litio, le batterie a sacchetto di TDK sono caratterizzate da una scarica stabile per valori di corrente più elevati grazie all’impiego della tecnologia proprietaria MTW (Multiple Tabs Winding), incrementando in tal modo la potenza del motore dellamotocicletta (Fig. 4). Come visibile nella figura un terminale, denominato linguetta (tab), è collegato agli elettrodi positivo e negativo della batteria, per consentire il flusso della corrente in ingresso e in uscita. La tecnologia MTW utilizza più linguette che sono allineate in modo preciso le une con le altre in modo da prevenire fenomeni di surriscaldamento locale, ridurre la resistenza al flusso della corrente e consentire una scarica stabile per potenze di uscita elevate. La prevenzione del surriscaldamento locale è un aspetto critico per le celle della batteria. Se le celle della batteria inizianoasurriscaldarsifinoabruciare,l’incendiorisultante non può essere domato utilizzando i normali estintori; esso diventa un fuoco chimico che si autoalimenta, fenomeno noto anche sotto il nome di thermal runaway (instabilità termica). Oltre a ciò, una scarica stabile in presenza di un’elevata potenza di uscita è un fattore critico per le moto elettriche al fine di prevenire un sovraccarico del motore elettrico. Se a desempio la tensione di alimentazione diminuisce, il motore assorbirà più corrente negli avvolgimenti per