Prolungare la vita della batteria con la ricarica a impulsi

Perché questo conta per gli automobilisti di tutti i giorni

Ricaricare rapidamente un’auto elettrica è comodo, ma ha un costo nascosto: la batteria può degradarsi più in fretta, rendendo le auto più costose e meno sostenibili. Questo studio esplora un’idea apparentemente semplice — caricare le batterie con rapidi impulsi on–off anziché con un flusso continuo — per verificare se sia possibile mantenere elevata la velocità di ricarica rallentando al contempo l’invecchiamento della batteria. I risultati suggeriscono che la ricarica a impulsi potrebbe aiutare le batterie dei veicoli elettrici a durare molto più a lungo senza grandi cambiamenti all’hardware esistente.

Ricarica più delicata senza rallentarti

Le batterie agli ioni di litio, che alimentano le moderne auto elettriche, perdono progressivamente capacità ogni volta che vengono caricate e scaricate. I test di laboratorio tradizionali generalmente caricano le celle con corrente costante, mentre nelle auto reali la domanda di potenza cambia continuamente. I ricercatori hanno voluto colmare questo divario confrontando sistematicamente la classica ricarica a corrente costante con una serie di schemi di ricarica a impulsi. In tutti i casi hanno mantenuto la stessa potenza media di ricarica, così qualsiasi differenza nell’invecchiamento dipendeva dal modo in cui la corrente veniva erogata, non dalla quantità di energia fornita.

Come sono stati condotti gli esperimenti a impulsi

Il team ha testato celle commerciali ottimizzate per l’energia in due gruppi principali. In un gruppo, le batterie sono state caricate e scaricate con impulsi a onda quadra che passavano da zero a una corrente più alta a frequenze tra 10 e 1000 millihertz (cioè, ogni ciclo completo on–off durava da secondi a minuti). Nell’altro gruppo hanno usato correnti medie più elevate, rilevanti per la ricarica rapida, variando sia la frequenza degli impulsi sia la frazione di tempo in cui la corrente era “on” (il duty cycle). Test a corrente costante alla stessa potenza media sono serviti come riferimento. Per centinaia di cicli, i ricercatori hanno periodicamente interrotto i test di invecchiamento per misurare capacità, resistenza interna e sottili impronte di come ogni elettrodo dentro la cella stava cambiando.

Cosa hanno rivelato le batterie nel tempo

I risultati sono stati sorprendenti. Con la ricarica a corrente costante, la capacità è diminuita rapidamente: in alcuni casi le celle conservavano solo circa il 70% della capacità iniziale dopo 400 cicli. Quando le stesse celle sono state caricate usando schemi a impulsi ben scelti, la perdita di capacità è stata ridotta di circa la metà. A frequenze di impulso superiori a circa 100 millihertz, molte batterie mantenevano ancora vicino al 90–97% della capacità dopo 400 cicli. Il dettaglio temporale degli impulsi contava meno di quanto contasse la durata della corrente durante ciascun ciclo: duty cycle più bassi, in cui la batteria otteneva frequenti brevi pause, hanno portato a un invecchiamento nettamente più lento rispetto a duty cycle più alti, anche quando la potenza media era identica.

Uno sguardo all’usura nascosta della batteria

Per comprendere perché gli impulsi fossero utili, i ricercatori hanno usato diversi «strumenti di ascolto» elettrochimici che interpretano piccole variazioni di tensione e resistenza durante i cicli. Queste analisi hanno indicato l’elettrodo negativo — il lato a base di grafite che assorbe il litio durante la carica — come il punto critico principale. Con corrente costante o impulsi a frequenza molto bassa, le firme associate a film superficiali e accumulo di litio metallico sono diventate molto più evidenti. Questi cambiamenti aumentano la resistenza e intrappolano in modo permanente litio attivo, entrambi fattori che sottraggono capacità utile alla cella. Al contrario, la ricarica a impulsi ad alta frequenza ha mostrato aumenti molto più contenuti della resistenza superficiale e minore separazione nel comportamento tra i due elettrodi, coerente con danni più lievi e minore deposizione di litio.

Implicazioni per i futuri veicoli elettrici

Dal punto di vista del guidatore, l’aspetto più promettente di questo lavoro è che i vantaggi non dipendono da materiali esotici o caricabatterie futuristici. Le frequenze di impulso benefiche sono sufficientemente basse da poter essere, in linea di principio, implementate con la elettronica di potenza già presente nei veicoli e nelle stazioni di ricarica. Rimodellando la corrente in raffiche rapide con brevi pause — specialmente con duty cycle modesti — i costruttori potrebbero mantenere tempi di ricarica simili estendendo significativamente la vita della batteria. In termini semplici, questo studio mostra che il modo in cui forniamo energia a una batteria può essere importante tanto quanto la quantità fornita, e che un ritmo staccato di ricarica potrebbe aiutare le batterie delle auto elettriche a restare più sane più a lungo.

Citazione: Frenander, K., Jutsell Nilsson, D. & Thiringer, T. Extending battery lifetime by pulsed charging. npj Clean Energy 2, 4 (2026). https://doi.org/10.1038/s44406-025-00013-5

Parole chiave: batterie agli ioni di litio, ricarica a impulsi, veicoli elettrici, degrado della batteria, ricarica rapida