Batterie al Litio o Piombo

Per oltre 100 anni la maggior parte delle batterie ricaricabili ha utilizzato piombo e acido solforico, inventati per la prima volta nel 1859 da Gaston Plante. Poi, nel 1970, sono arrivate le batterie al litio, più leggere del 50%, senza effetto memoria, con un ciclo di vita fino a dieci volte superiore e in grado di fornire quasi tutta la loro capacità nominale anche alle velocità di scarica più elevate.

Ma anche le migliori batterie al litio hanno degli svantaggi, scrive Emrhys Barrell. Il primo è il costo, fino a quattro volte superiore al prezzo di una batteria al piombo-acido con potenza equivalente, e il secondo è la sicurezza. Il litio è un metallo altamente reattivo che reagisce violentemente con l'acqua o anche con l'umidità dell'atmosfera se la cella è danneggiata e, se prende fuoco, l'uso dell'acqua per spegnerla non fa altro che peggiorare la situazione.

L'uso di composti di litio riduce significativamente, ma non elimina, il rischio di incendio. L'ossido di litio cobalto (LiCoO2) ha un'elevata densità di energia ma maggiori rischi per la sicurezza, soprattutto se danneggiato. Composti a basso consumo energetico ma più sicuri includono ossido di litio manganese (LiMn2O4) e fosfato di litio ferro (LiFePO4).

Quest'ultimo è diventato il materiale preferito per le batterie con prestazioni moderate e rappresenta tutte le unità nel nostro test di gruppo sulle batterie al litio.

La batteria vera e propria è costituita da un pacco multiplo di celle base, che possono variare considerevolmente in termini di dimensioni e forma. Possono avere un formato piatto, detto prismatico, nel qual caso la batteria può averne solo quattro in totale. Oppure possono essere cilindrici, in formato 'swiss-roll', con strisce di anodo e catodo arrotolate insieme con un separatore in mezzo.

Queste celle cilindriche possono essere notevolmente piccole, circa delle dimensioni di una batteria AA per la dimensione 18650, con il risultato che un pacco da 85 kW, come quello utilizzato nell'auto Tesla, ha non meno di 7.104 di queste celle!

La tensione nominale della cella agli ioni di litio è 3,2 V, il che significa che multipli di quattro di queste celle danno una batteria con una tensione nominale di 12,8 V, che è paragonabile a quella della batteria al piombo, che ha sei celle da 2,1 V. e una tensione di 12,6 V. Ciò consente di effettuare una sostituzione diretta di una batteria al litio con acido al piombo.

L'articolo continua qui sotto...

I proprietari di barche fanno affidamento da tempo sulla batteria al piombo per avviare i motori, far funzionare le luci elettriche e, oggigiorno, per...

Con sempre più apparecchiature elettriche a bordo dei moderni yacht da crociera, arriva un momento in cui la batteria...

Per preservare la durata prevista di una batteria al litio, e per mantenerne la sicurezza, è essenziale che non venga scaricata al di sotto di una certa tensione, ad una corrente massima, e che le celle siano mantenute a tensioni uguali. Anche la corrente e le tensioni di carica non dovrebbero superare determinati valori. Per i pacchi batteria di grandi dimensioni nelle automobili, ciò ha richiesto un sistema elettronico di gestione della batteria separato e sofisticato, nonché un caricabatterie appositamente progettato.

La svolta con l’attuale nuova generazione di batterie al litio marine è che tutte includono sistemi di gestione della batteria integrati, sia nella custodia che come semplice dispositivo plug-in, e di conseguenza possono essere caricate con i caricabatterie esistenti.

L'unica condizione è che il caricabatterie debba fornire una tensione massima di 14,4 V, in genere un'impostazione al piombo-acido gel. Tuttavia, alcuni fornitori hanno indicato che se si vuole ottenere la massima capacità dalle loro batterie, è necessario utilizzare un caricabatterie con un'impostazione specifica per il litio, e alcuni ce ne hanno fornito uno.

Oppure, se la batteria è su una barca o un camper, con un alternatore azionato dal motore, consigliano di montare un caricabatteria da batteria a batteria tra la batteria di avviamento del motore e la batteria di servizio al litio, per garantire la massima velocità di carica, proteggendo al tempo stesso entrambi i componenti. alternatore e batteria da correnti eccessive.

Il sistema di gestione della batteria (BMS) è il componente chiave di tutte le batterie e i pacchi batteria al litio. Se la tensione scende al di sotto di un certo livello preimpostato, solitamente tra 9,0 V e 10,0 V, o la corrente diventa troppo alta, il BMS spegne un relè interno e la corrente si interrompe.