{"id":4236,"date":"2021-12-09T06:34:34","date_gmt":"2021-12-09T06:34:34","guid":{"rendered":"https:\/\/manlybattery.com\/?p=4236"},"modified":"2024-05-27T18:26:26","modified_gmt":"2024-05-27T10:26:26","slug":"sei-parametri-importanti-delle-batterie-al-litio","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/manlybattery.com\/it\/six-important-parameters-of-lithium-batteries\/","title":{"rendered":"Sei parametri importanti delle batterie al litio"},"content":{"rendered":"

1. Capacit\u00e0 della batteria<\/h2>\n

Generalmente, la capacit\u00e0 della batteria \u00e8 determinata dalla quantit\u00e0 di materiale attivo al suo interno, solitamente espressa in milliampere-ora (mAh) o Ah. Ad esempio, 1000 mAh possono essere scaricati per 1 ora con una corrente di 1 A.<\/p>\n

1.1 Comprensione della capacit\u00e0 della batteria: nominale vs. effettiva vs. teorica<\/h3>\n

In base a diverse condizioni, la capacit\u00e0 della batteria pu\u00f2 essere suddivisa in capacit\u00e0 effettiva, capacit\u00e0 teorica e capacit\u00e0 nominale.<\/p>\n

La capacit\u00e0 che una batteria fornisce quando viene scaricata a una determinata velocit\u00e0 di scarica a 25 \u00b0C fino alla tensione ai terminali \u00e8 definita come capacit\u00e0 della batteria in fase di progettazione e produzione. Questa \u00e8 definita capacit\u00e0 nominale per una determinata velocit\u00e0 di scarica RH.<\/p>\n

La capacit\u00e0 della batteria si misura in genere in AH (Ampere-ora). Un altro metodo di misurazione \u00e8 il numero di celle (per piastra unitaria) in watt (W\/CELLA).<\/p>\n

    \n
  1. Per calcolare gli Ah (Ampere-ora), si prende la corrente di scarica (corrente costante) I e la si moltiplica per il tempo di scarica (in ore) T. Ad esempio, una batteria da 7 AH scaricata ininterrottamente a 0,35 A pu\u00f2 durare per circa 20 ore.<\/li>\n
  2. Il tempo di ricarica standard \u00e8 di 15 ore e la corrente di carica \u00e8 pari a 1\/10 della capacit\u00e0 della batteria. La ricarica rapida pu\u00f2 ridurre la durata della batteria.<\/li>\n<\/ol>\n

    La capacit\u00e0 della batteria si riferisce alla quantit\u00e0 di carica elettrica immagazzinata in una batteria. L'unit\u00e0 di misura per la capacit\u00e0 della batteria \u00e8 "mAh", nota in cinese come milliampere-ora. Per batterie di capacit\u00e0 maggiore, come le batterie al piombo-acido, si usa generalmente l'"Ah" (ampere-ora), dove 1 Ah = 1000 mAh. Se una batteria ha una capacit\u00e0 nominale di 1300 mAh e la si scarica con una corrente di 130 mA, la batteria pu\u00f2 funzionare per circa 10 ore (1300 mAh\/130 mA = 10 ore). Se la corrente di scarica \u00e8 di 1300 mA, l'autonomia scende a circa 1 ora. Questi calcoli presuppongono condizioni ideali e il funzionamento effettivo del dispositivo pu\u00f2 variare in base ai componenti, come uno schermo LCD o il flash di una fotocamera digitale, che possono causare ampie variazioni di corrente. Pertanto, l'autonomia effettiva di un dispositivo alimentato a batteria pu\u00f2 essere solo approssimata, solitamente basata sull'esperienza pratica.<\/p>\n

    1.2 Unit\u00e0 di capacit\u00e0<\/h3>\n

    In genere, la capacit\u00e0 della batteria si misura in ampere-ora (Ah), e viene determinata tenendo conto di una specifica batteria. Ad esempio, la domanda potrebbe essere: qual \u00e8 la capacit\u00e0 della batteria di questo smartphone? Oppure qual \u00e8 la capacit\u00e0 della batteria di questo scooter elettrico? Queste domande sono specifiche per ogni batteria. Quando la tensione della batteria \u00e8 gi\u00e0 definita e non si considera la tensione in tempo reale, la semplice indicazione degli ampere-ora pu\u00f2 rappresentare la capacit\u00e0 della batteria.<\/p>\n

    Tuttavia, quando si tratta di batterie con tensioni diverse, non ci si pu\u00f2 basare semplicemente sugli ampere-ora per indicare la capacit\u00e0. Prendiamo, ad esempio, una Batteria MANLY 12V 20AH<\/a><\/strong> e una batteria MANLY da 15 V e 20 Ah. Anche se entrambe hanno una capacit\u00e0 di 20 Ah, alimentando un dispositivo con lo stesso carico, il dispositivo funzioner\u00e0 perfettamente, ma la durata di funzionamento sar\u00e0 diversa. Pertanto, la capacit\u00e0 standard dovrebbe essere misurata in termini di potenza.<\/p>\n

    Per illustrare ulteriormente il concetto, si consideri un dispositivo in grado di supportare sia 12 V che 24 V. Se alimentato da una batteria MANLY da 12 V e 20 Ah, pu\u00f2 durare un'ora. Tuttavia, se due batterie di questo tipo vengono collegate in serie, ottenendo una potenza di 24 V e 20 Ah, gli ampere-ora rimangono invariati, ma l'autonomia raddoppia. In questo contesto, la capacit\u00e0 dovrebbe essere considerata in termini di potenza che la batteria pu\u00f2 contenere, non solo di ampere-ora.<\/p>\n

    Potenza (W) = Potenza (P) * Tempo (T) = Corrente (I) * Tensione (U) * Tempo (T).<\/p>\n

    Questo approccio alla discussione sulla capacit\u00e0 della batteria \u00e8 pi\u00f9 significativo. Bisogna essere realistici e basati sui fatti; altrimenti, si potrebbe finire con l'affermare illogicamente che la batteria di uno smartphone ha una capacit\u00e0 maggiore di quella di uno scooter elettrico, il che \u00e8 chiaramente antiscientifico.<\/p>\n

    \"Sei<\/p>\n

    2. Tensione nominale<\/h2>\n

    La differenza di potenziale tra gli elettrodi positivo e negativo della batteria \u00e8 chiamata tensione nominale della batteria. La tensione nominale \u00e8 determinata dal potenziale dell'elettrodo del materiale della piastra e dalla concentrazione dell'elettrolita interno. Il diagramma di scarica di una batteria al litio \u00e8 parabolico, con 4,3 V che scendono a 3,7 V e 3,7 V che scendono a 3,0 V, entrambi con variazioni rapide. Solo il tempo di scarica di circa 3,7 V \u00e8 il pi\u00f9 lungo, rappresentando quasi i 3\/4 del tempo, quindi la tensione nominale della batteria al litio si riferisce alla tensione che mantiene il tempo di scarica pi\u00f9 lungo.<\/p>\n

      \n
    1. Batteria al litio ternaria<\/strong><\/li>\n<\/ol>\n

      La tensione nominale di una cella al litio ternaria \u00e8 di 3,6 V, con un intervallo di tensione operativa compreso tra 2,5 V e 4,2 V. Per un pacco batteria, si moltiplica la tensione per il numero di celle in serie. Ad esempio, per un pacco batteria al litio ternario composto da 10 celle in serie, la tensione nominale \u00e8 di 36 V e l'intervallo di tensione operativa varia da 25 V a 42 V.<\/p>\n

        \n
      1. Batteria al litio ferro fosfato<\/strong><\/li>\n<\/ol>\n

        La tensione nominale di una cella al litio-ferro-fosfato \u00e8 di 3,2 V, con un intervallo di tensione operativa compreso tra 2,0 V e 3,65 V. Analogamente, per il pacco batteria corrispondente, si moltiplica per il numero di celle in serie. Ad esempio, un pacco batteria al litio-ferro-fosfato da 15 celle in serie ha una tensione nominale di 48 V, con un intervallo di tensione operativa compreso tra 30 V e 54,75 V.<\/p>\n

        Quali sono quindi le implicazioni della bassa tensione per le batterie al litio?<\/p>\n

        Si consiglia di conservare le batterie al litio a lungo termine con circa 701 TP3T di carica. Se non vengono utilizzate per 3-6 mesi, \u00e8 consigliabile effettuare un ciclo di carica e scarica completa. Questo aumenter\u00e0 la durata complessiva del pacco batteria.<\/p>\n

        Se conservata per lunghi periodi senza essere utilizzata e a bassissime tensioni, la batteria al litio pu\u00f2 subire effetti negativi sui materiali. La sua reattivit\u00e0 chimica potrebbe deteriorarsi, con conseguente riduzione della durata della batteria.<\/p>\n

        Le batterie agli ioni di litio funzionano a tensioni comprese tra 2,5 V e 4,2 V. Quando la tensione scende al di sotto di 2,5 V, la scarica della batteria termina e, a causa della chiusura del circuito di scarica, la perdita di corrente del circuito di protezione interno scende al minimo. Tuttavia, nelle applicazioni reali, a causa delle variazioni nei materiali interni, la tensione di terminazione della scarica pu\u00f2 variare da 2,5 V a 3,0 V. Quando la tensione supera i 4,2 V, il circuito di carica viene interrotto per garantire la sicurezza della batteria.<\/p>\n

        3. Tensione di terminazione della carica<\/h2>\n

        Quando la batteria ricaricabile \u00e8 completamente carica, il materiale attivo sulla piastra dell'elettrodo ha raggiunto uno stato di saturazione e la tensione della batteria non aumenta se la batteria continua a essere caricata. La tensione a questo punto \u00e8 chiamata tensione di fine carica. La batteria al litio ternaria \u00e8 di 4,2 V e la batteria al litio-ferro-fosfato \u00e8 di 3,65 V.<\/p>\n

        \"BATTERIA<\/p>\n

        4. Tensione di terminazione della scarica<\/h2>\n

        La tensione di fine scarica si riferisce alla tensione minima consentita quando la batteria \u00e8 scarica. La tensione di terminazione della scarica \u00e8 correlata alla velocit\u00e0 di scarica.<\/p>\n

        5. Resistenza interna della batteria<\/h2>\n

        La resistenza interna della batteria \u00e8 determinata dalla resistenza della piastra dell'elettrodo e dalla resistenza del flusso ionico. Durante il processo di carica e scarica, la resistenza del motore di immagine e della piastra dell'elettrodo rimane invariata, ma la resistenza del flusso ionico aumenta o diminuisce con la concentrazione dell'elettrolita e degli ioni caricati. E cambia. Quando la tensione OCV di una batteria al litio diminuisce, l'impedenza aumenta. Pertanto, quando si carica a bassa potenza (inferiore a 3 V), \u00e8 necessario eseguire prima una precarica (carica di mantenimento) per evitare che una corrente eccessiva causi un eccessivo surriscaldamento della batteria.<\/p>\n

        Composizione della resistenza interna della batteria al litio<\/strong><\/p>\n

        La resistenza ohmica deriva principalmente dai materiali degli elettrodi, dall'elettrolita, dalla resistenza del separatore, nonch\u00e9 dalla resistenza di contatto dei collettori di corrente e delle connessioni a linguetta. \u00c8 correlata alle dimensioni, alla struttura e ai metodi di collegamento della batteria.<\/p>\n

        La resistenza di polarizzazione, che emerge istantaneamente all'applicazione di corrente, rappresenta la tendenza cumulativa di varie barriere all'interno della batteria che impediscono agli ioni carichi di raggiungere le loro destinazioni. Questa resistenza pu\u00f2 essere ulteriormente suddivisa in polarizzazione elettrochimica e polarizzazione di concentrazione.<\/p>\n

        Attualmente, la batteria al litio 18650 ha una resistenza interna di circa 12 milliohm, mentre quelle tipiche si aggirano tra i 13 e i 15 milliohm. Dato che l'impedenza pu\u00f2 influire sulle prestazioni della batteria, in generale, 50 milliohm sono considerati valori normali. Tra 50 e 100 milliohm, la batteria rimane funzionale, ma le prestazioni iniziano a peggiorare. Superando i 100 milliohm, \u00e8 necessario l'uso parallelo, mentre valori superiori a 200 milliohm sono praticamente inutilizzabili.<\/p>\n

        Impatti della resistenza interna delle batterie al litio<\/strong><\/p>\n

        Tutti i fattori che impediscono il movimento degli ioni e degli elettroni di litio da un polo all'altro all'interno della batteria al litio contribuiscono alla sua resistenza interna. Idealmente, minore \u00e8 la resistenza interna, meglio \u00e8. Una resistenza interna pi\u00f9 elevata comporta maggiori perdite termiche, impedendo scariche ad alta corrente. Inoltre, un'elevata resistenza interna comporta il surriscaldamento della batteria durante l'uso. Temperature elevate possono causare un calo della tensione di scarica della batteria e una riduzione della sua durata, compromettendone gravemente le prestazioni e la durata. In casi estremi, ci\u00f2 pu\u00f2 persino comportare il rischio di combustione spontanea.<\/p>\n

        6. Tasso di autoscarica<\/h2>\n

        Si riferisce alla percentuale della capacit\u00e0 totale che si perde automaticamente quando la batteria non viene utilizzata per un certo periodo di tempo. Generalmente, il tasso di autoscarica delle batterie agli ioni di litio a temperatura ambiente \u00e8 compreso tra 5% e 8%.<\/p>\n

        6.1 In che modo la velocit\u00e0 di scarica influisce sulla capacit\u00e0 della batteria?<\/strong><\/h3>\n

        La velocit\u00e0 di scarica influisce direttamente sulla capacit\u00e0 effettiva di una batteria. In particolare, una velocit\u00e0 di scarica pi\u00f9 elevata pu\u00f2 ridurre la capacit\u00e0 disponibile, poich\u00e9 la batteria potrebbe non essere in grado di mantenere la sua capacit\u00e0 nominale massima durante scariche rapide. Pertanto, quando si valuta la capacit\u00e0 utilizzabile di una batteria, \u00e8 necessario tenere conto della velocit\u00e0 di scarica.<\/p>\n

        6.2 Qual \u00e8 la velocit\u00e0 di scarica delle batterie delle biciclette elettriche?<\/strong><\/h3>\n

        La velocit\u00e0 di scarica delle batterie per biciclette elettriche pu\u00f2 variare in base alla composizione chimica e al design della batteria. Le biciclette elettriche utilizzano in genere batterie agli ioni di litio per la loro elevata densit\u00e0 energetica e le loro prestazioni. Queste batterie generalmente presentano una velocit\u00e0 di scarica che va da 1 a 4 ampere o anche superiore. Ad esempio, una batteria da 1 Ah con una velocit\u00e0 di scarica di 10 ampere pu\u00f2 fornire una corrente di scarica continua di 10 ampere, mentre una velocit\u00e0 di scarica di 4 ampere consentirebbe una corrente di scarica continua di 40 ampere.<\/p>\n

        6.3 Cosa si intende per elevata velocit\u00e0 di scarica per le batterie al litio?<\/strong><\/h3>\n

        Per le batterie al litio, una velocit\u00e0 di scarica specifica generalmente considerata "alta" parte da 1\u00b0C e oltre. Tuttavia, \u00e8 importante notare che ci\u00f2 che viene considerato un'elevata velocit\u00e0 di scarica specifica pu\u00f2 variare in base al design della batteria, alla sua composizione chimica e all'applicazione prevista.<\/p>\n

        6.4 Qual \u00e8 una buona velocit\u00e0 di scarica per le batterie?<\/strong><\/h3>\n

        Il valore di scarica ottimale per una batteria dipende dalle esigenze specifiche della sua applicazione. In genere, una velocit\u00e0 di scarica che facilita un trasferimento di potenza efficiente senza sollecitare eccessivamente la batteria \u00e8 considerata ottimale. Si consiglia di consultare le specifiche e le linee guida del produttore per determinare la velocit\u00e0 di scarica ottimale per una specifica batteria.<\/p>\n

        6.5 Come si calcola il C-rate?<\/strong><\/h3>\n

        C-rate (C) = Corrente di carica o scarica in ampere (A) \/ Capacit\u00e0 nominale della batteria (Ah)<\/p>\n

        Analizziamo un esempio con una batteria al litio da 100 Ah:<\/p>\n

        1C rappresenta una corrente di scarica di 100 ampere, il che significa che la batteria pu\u00f2 fornire una scarica continua di 100 ampere per un'ora. In parole pi\u00f9 semplici, pu\u00f2 gestire una corrente di carico di 100 ampere per 60 minuti.<\/p>\n

        Se aumentiamo la corrente di scarica a 2C, la corrente di scarica diventa di 200 ampere. Ci\u00f2 significa che la batteria pu\u00f2 ora fornire una corrente di scarica di 200 ampere, ma per una durata ridotta. A una corrente di scarica di 2C, la batteria pu\u00f2 sostenere una corrente di carico di 200 ampere per 30 minuti o mezz'ora.<\/p>\n

        D'altra parte, riducendo il valore di corrente di scarica a 0,5 C si ottiene una corrente di scarica di 50 ampere. A un valore di corrente di scarica di 0,5 C, la batteria pu\u00f2 erogare una corrente di scarica di 50 ampere, prolungando cos\u00ec il periodo di scarica. In queste condizioni, la batteria pu\u00f2 supportare una corrente di carico di 50 ampere per 2 ore o 120 minuti.<\/p>\n

        Nella valutazione delle prestazioni e della capacit\u00e0 delle batterie al litio, il valore C si rivela un fattore cruciale poich\u00e9 determina sia la corrente di scarica disponibile sia la durata di scarica corrispondente.<\/p>\n

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