Lander Lab n. 5: batterie ai polimeri di litio

Kevin Hardy ha fondato la Global Ocean Design dopo una carriera allo Scripps...

28 dicembre 2022

Una rubrica sulle tecnologie, le strategie e l'uso degli Ocean Landers

Le batterie ai polimeri di litio offrono un'opzione sicura e robusta per l'energia elettrica portatile. Man mano che collettivamente abbiamo acquisito esperienza, i parametri applicativi sono stati perfezionati, definiti e migliorati. Sebbene siano onnipresenti nella vita di tutti i giorni, la loro accettazione non ha superato del tutto un passato travagliato. I LiPo hanno ora volato su veicoli spaziali Space-X con equipaggio e sono installati sulla Stazione Spaziale Internazionale. L’industria automobilistica globale sta attraversando un cambiamento drammatico con lo sviluppo di nuove batterie che seguono l’industria dei personal computer e dei telefoni cellulari. Il Tesla Powerwall, che utilizza una pila di LiPo, consente alle case di staccarsi dalla rete quando la rete si interrompe. I sommergibili DSV ALVIN di WHOI, DSV DEEP SEA CHALLENGER di James Cameron e TRITON 36.000/2 (DSV Limiting Factor) di Triton Submarine sono alimentati da moduli batteria LiPo compensati in pressione. Nel 2019 e nel 2020, il Giappone ha lanciato due nuovi sottomarini diesel-elettrici, Taigei, o “Grande Balena”, e Toryu, o “Drago Combattente”, dotati di batterie agli ioni di litio, rendendo i sottomarini in grado di navigare silenziosamente sott’acqua più a lungo.

Come diversi animali allo zoo di San Diego, è importante riconoscere che le batterie LiPo sono semplicemente diverse dalle batterie al piombo o alcaline. Hanno i loro comportamenti distintivi. Ammetto di avere una certa apprensione quando ho iniziato a studiare, e poi a imparare facendo, con le LiPo. Ho iniziato con le batterie LiPo all'interno di una borsa di ricarica ignifuga, su un pavimento di cemento all'interno di un piccolo bunker di cemento a 6 piedi di distanza da tutto il resto. Mi sono trasferito in un grande vaso da giardino in argilla con una vaschetta di drenaggio in argilla come coperchio. Ho monitorato la temperatura e la tensione. Ho letto tutto quello che potevo. Ho seguito piste promettenti. Era "How To Train Your Dragon" della DreamWorks. Avevo bisogno di sapere. La sicurezza è rimasta fondamentale, quando ho iniziato a padroneggiare la tecnologia che molti altri stavano già utilizzando.

Utilizzo LiPo da diversi anni in una varietà di applicazioni in mare. Più impari, più successi ottieni e più possibilità si presentano. Rispetto la loro densità energetica, ma anche la loro volontà di svolgere un lavoro. Esiste un ampio corpus di lavori che descrivono i fondamenti delle celle LiPo e la loro applicazione. In questo articolo ne citeremo alcuni.

In breve, trattate sempre le batterie LiPo con il rispetto che meritano. È fondamentale rimanere entro i parametri operativi raccomandati dal settore. Le terribili storie degli appassionati di RC del fine settimana possono essere in parte attribuite a quegli utenti finali che si allontanano dai limiti prescritti per guadagnare qualche minuto in più di volo, o cercano di ottenere un volo in più caricando rapidamente al di sopra della velocità massima consigliata. A volte si tratta di una batteria scadente che hanno ottenuto a un prezzo economico. A volte non hanno i dispositivi giusti per proteggere e mantenere le batterie come dovrebbero.Alcune nozioni di base sulle batterie agli ioni di litio e LiPo

Le batterie agli ioni di litio e ai polimeri di litio sono celle secondarie ricaricabili con sostanze chimiche simili. Possono essere utilizzati per le stesse applicazioni ad alta potenza. Si distinguono per elettroliti e confezioni diverse.

Gli ioni di litio e i polimeri di litio sono completamente diversi dalle celle al litio primarie non ricaricabili. Innanzitutto, i polimeri di litio utilizzano un composto di litio intercalato per i loro elettrodi, non litio metallico, e quindi sono più stabili. Inoltre, non sono pericolosi se esposti all'acqua. Le celle agli ioni di litio utilizzano un elettrolita liquido e sono racchiuse in un alloggiamento cilindrico in acciaio inossidabile. La famosa cella 18650 ne è un esempio.

Le celle ai polimeri di litio (LiPo) utilizzano un elettrolita gelificato e sono sigillate sotto vuoto all'interno di un sacchetto di plastica morbida. Questa è nota come "cella prismatica". Esistono diversi composti chimici LiPo, ma il più comune per i pacchi prismatici è l'ossido di litio-cobalto. La chimica è specificata nella scheda di sicurezza di quella batteria. Una pila di celle prismatiche può essere legata insieme utilizzando una pellicola termoretraibile, per applicazioni leggere, o all'interno di un involucro di plastica dura stampato ad iniezione per fornire resistenza alla perforazione.