Italian 
English 
Spanish 
French 
German 
Portuguese Svelare i segreti delle batterie al litio ternarie
Sommario
- Svelare i segreti delle batterie al litio ternarie
- 1. Comprendere la potenza delle batterie al litio ternarie
- 2. Che cosa sono le batterie al litio ternarie?
- 3. Comprendere i vantaggi delle batterie al litio ternarie
- 4. Batterie al litio ternarie: limiti da conoscere
- 5. Spiegazione del ciclo di vita della batteria al litio ternaria
- 6. La Cina è leader nella tecnologia delle batterie: CATL e BYD crescono
- 7. La sfida delle batterie: il più grande ostacolo per le auto elettriche
- 8. Proteggere l'ambiente: come gestire le batterie
Nel panorama in continua evoluzione dell'accumulo di energia e dei veicoli elettrici, la batteria al litio ternaria si distingue come un'innovazione chiave. Essendo un tipo unico di batteria agli ioni di litio, sfrutta la combinazione di tre metalli – nichel, cobalto e manganese – nel suo elettrodo positivo. Questa miscela non solo migliora le prestazioni della batteria, ma bilancia anche sicurezza, capacità e convenienza. In un mondo sempre più focalizzato su soluzioni energetiche sostenibili ed efficienti, comprendere le complessità e il potenziale delle batterie al litio ternarie è più importante che mai.
Grazie alle politiche verdi, alle normative cinesi e ai limiti imposti alle city car, le auto a energia rinnovabile stanno sostituendo le vecchie auto a benzina. Sempre più auto elettriche fanno parte della nostra vita. A giugno 2019, in Cina circolavano circa 3,44 milioni di auto a energia rinnovabile. Questo significa che la crescita delle auto elettriche è rapida. Le grandi case automobilistiche stanno producendo molti nuovi modelli di auto elettriche. Ne producono di più per affermarsi sul mercato. La batteria è un elemento chiave delle auto elettriche. Le persone ci pensano subito perché risolve il problema principale dell'auto: la sua autonomia.
1. Comprendere la potenza delle batterie al litio ternarie
Parliamo di batterie per auto iniziando dalle auto a benzina. Le auto a benzina e le nuove auto elettriche utilizzano batterie diverse. Le auto a benzina hanno batterie al piombo-acido o batterie senza manutenzione. Le chiamano batterie per auto. Si caricano velocemente e avviano i motori. Ma durano poco, circa 2-3 anni, e sono grandi. Non sono adatte alle auto elettriche a lunga autonomia. La maggior parte delle auto elettriche ora utilizza un tipo di batteria chiamata litio ternario.
Batterie al litio ternarie Utilizzare nichel, cobalto, manganese o nichel-cobalto-alluminio. È possibile modificare la combinazione di questi metalli. Queste batterie hanno più energia, oltre 200 Wh/kg. Hanno anche una tensione più elevata. Quindi, le auto possono percorrere più strada e più velocemente. Dato che le auto hanno spazio limitato, questo tipo di batteria è una buona scelta.
Prendiamo come esempio Tesla. Utilizzano la batteria al litio ternaria 18650 di Panasonic. Dopo aver prodotto la Model 3, utilizzano una nuova batteria, la 21700. Il nome 18650 indica che è larga 18 mm e lunga 65 mm. La batteria 21700 ha circa 300 Wh/kg di energia, 201 TP3T in più rispetto alla vecchia batteria 18650.
2. Che cosa sono le batterie al litio ternarie?
Una batteria al litio ternaria è un tipo di batteria agli ioni di litio. È unica perché utilizza una miscela di tre metalli – nichel, cobalto e manganese – nell'elettrodo positivo. Questa speciale miscela combina le migliori qualità di questi metalli. Offre le affidabili prestazioni di ciclo del cobaltato di litio, l'impressionante capacità del nichelato di litio e le combina con la sicurezza e la convenienza del manganato di litio.
3. Comprendere i vantaggi delle batterie al litio ternarie
Alta densità energetica
Le batterie al litio ternarie si distinguono per la loro densità energetica più elevata tra tutte le batterie. Ciò significa che possono immagazzinare più energia in uno spazio più piccolo. Ad esempio, la Tesla Model Y utilizza una batteria ternaria e può percorrere fino a 440 chilometri con una singola carica.
Alta tensione di scarica
La tensione di scarica di una singola batteria al litio ternaria è di circa 3,7 V, superiore ai 3,2 V delle batterie LiFePO4 e ai 2,3 V delle batterie al litio titanato. Una tensione di scarica più elevata significa che queste batterie possono immagazzinare più energia, con conseguente maggiore durata a parità di dimensioni e peso.
Ciclo di vita più lungo
In genere, il ciclo di vita di una batteria ternaria al litio varia tra 800 e 1.000 utilizzi.
Ecologico e riciclabile
Le batterie al litio ternarie sono più ecologiche rispetto alle batterie al piombo. Hanno un'efficienza di riciclo superiore a 95%, il che le rende una scelta più ecologica e con un impatto minore sull'ambiente.
4. Batterie al litio ternarie: limiti da conoscere
Problemi di sicurezza
Uno dei principali svantaggi delle batterie al litio ternarie è la loro sicurezza. La struttura di queste batterie è meno stabile rispetto ad altri tipi, il che può causare problemi di sicurezza. Esiste il rischio di incendio, soprattutto quando la batteria subisce urti o è esposta a temperature elevate e costanti.
Sfide di resistenza al calore
Anche le batterie al litio ternarie hanno difficoltà a resistere al calore. Sono più soggette a danni e potenziali pericoli se esposte ad alte temperature.
Durata di vita più breve
Rispetto alle batterie al litio-ferro-fosfato, le batterie al litio ternario hanno una durata inferiore. Mentre una batteria LiFePO4 può durare dai 2.000 ai 6.000 cicli, le batterie al litio ternario raggiungono in genere solo circa 800-1.000 cicli.
Limitazioni nella scarica ad alta potenza
Un altro limite delle batterie al litio ternarie è la loro efficienza in situazioni di scarica ad alta potenza. Sono meno in grado di gestire in modo efficiente le richieste di potenza elevata.
Tossicità e rischi ad alta temperatura
Gli elementi utilizzati nelle batterie al litio ternarie possono essere tossici e queste batterie sono soggette a bruschi aumenti di temperatura durante i cicli di carica e scarica ad alta potenza. Il rilascio di ossigeno ad alte temperature può comportare rischi di combustione.
5. Spiegazione del ciclo di vita della batteria al litio ternaria
Cosa significa ciclo di vita per le batterie al litio ternarie?
Il ciclo di vita di una batteria al litio ternaria si riferisce al tempo che la batteria impiega prima che la sua capacità scenda a 70% rispetto alla sua capacità originale. Questo valore viene testato in condizioni specifiche: a temperatura ambiente (25 °C), pressione atmosferica standard e con una velocità di scarica di 0,2 °C. Generalmente, il ciclo di vita delle batterie al litio si misura in base al numero di cicli di carica e scarica che possono essere sottoposti a tale ciclo.
Confronto del ciclo di vita di diverse batterie
Una batteria al litio ternaria media ha una durata di circa 800 cicli, un valore moderato rispetto ad altri tipi di batterie al litio. Ad esempio, le batterie al litio ferro fosfato possono durare da 2.000 a 6.000 cicli, mentre le batterie al litio titanato possono raggiungere fino a 10.000-25.000 cicli.
Fattori che influenzano il ciclo di vita
La durata del ciclo di una batteria dipende anche da diversi fattori, come l'ambiente di utilizzo, la velocità di scarica e la consistenza della batteria. La durata del ciclo più lunga si ottiene in genere a una temperatura ambiente di 25 °C. Temperature più alte o più basse possono ridurre la durata del ciclo della batteria. Idealmente, una corrente di scarica di 0,2 °C è la migliore per massimizzare la durata di una batteria al litio. Livelli di corrente elevati possono danneggiare la struttura interna della batteria, riducendone la durata.
6. La Cina è leader nella tecnologia delle batterie: CATL e BYD crescono
La Cina è leader nella tecnologia delle batterieAziende come CATL e BYD sono tra i principali attori. Ora, case automobilistiche cinesi come GAC e Nio e marchi globali come Mercedes e Volkswagen utilizzano la batteria NCM811 di CATL. La NCM811 è un tipo di batteria al litio ternaria. Questa batteria utilizza nichel, cobalto e manganese. L'"811" indica la composizione: nichel 80%, cobalto 10%, manganese 10%. "NCM" sta per questi metalli. Esistono altre batterie come la NCM523 e la NCM622. Molte utilizzano la batteria NCM532. Ma la nuova NCM811 di CATL ha un'energia di 304 Wh/kg. Ciò significa che le auto che la utilizzano possono percorrere più strada.
7. La sfida delle batterie: il più grande ostacolo per le auto elettriche
Il problema principale per le auto elettriche è la durata delle batterie. In breve, la tecnologia delle batterie deve essere migliorata. Le attuali batterie ternarie al litio sono stabili e resistenti. Tuttavia, possono caricarsi e scaricarsi circa 2.000 volte. Se utilizzate intensamente o non completamente cariche, si consumano più velocemente. Quando la durata di una batteria è inferiore a 70%, è finita. L'unica soluzione è una batteria nuova.
La Cina ha delle regole in merito. Le case automobilistiche devono offrire una garanzia di 8 anni o 120.000 chilometri su componenti essenziali come le batterie. Cosa succede dopo? In caso di danni o usura, i proprietari pagano per la sostituzione. Ma ne vale la pena? Una batteria nuova potrebbe costare più del valore dell'auto. Le batterie sono la parte più costosa delle auto elettriche.
Le nuove auto elettriche sono più economiche grazie ai sussidi cinesi. Tuttavia, non ci sono sussidi solo per una nuova batteria. E le batterie sono costose. Ad esempio, la batteria da 60 kWh di BYD costa circa 14.000 TP4T. La batteria da 70 kWh di Nio costa lo stesso. Il costo di Tesla è stimato in 141 TP4T per kWh. Quindi, la loro batteria da 60 kWh per la Model 3 potrebbe costare circa 11.000 TP4T. Considerando una durata di vita di 5-10 anni, vale la pena sostituire la batteria dopo 5 anni? È una domanda importante.
8. Proteggere l'ambiente: come gestire le batterie
Perché spingere per le auto a energia rinnovabile? Per l'ambiente. Ma anche le batterie possono inquinare. E le vecchie batterie per auto? Ce ne sono moltissime ormai. In Cina, c'è un modo per gestirle. Nell'agosto 2018, la Cina ha avviato un programma per il riciclo delle batterie delle auto. Vogliono che le aziende collaborino tra loro. Il principale operatore è Tower Company. È leader in Cina. Tower Energy collabora con molte aziende automobilistiche. Ha 2.075 punti di riciclo in 31 località. Si concentra sul riutilizzo delle batterie.
Come gestiscono le batterie usate? Prima le raccolgono e le controllano. Poi le selezionano. Alcune batterie non possono essere riutilizzate. Le scompongono. Ne ricavano metalli. Queste batterie contengono sostanze nocive. Come mercurio, piombo, rame e altro. Lasciarle andare è dannoso per l'ambiente. Quindi, devono stare attenti. Se una batteria è ancora in buone condizioni, viene riutilizzata. Le batterie vecchie ma funzionanti vengono vendute a diverse aziende. Possono essere utilizzate in grandi camion elettrici o immagazzinate per produrre energia. Luoghi come le reti elettriche le usano. Lo stesso vale per le dighe e i lampioni solari.
