Batterie al litio – Tutto quello che c’è da sapere

Batterie Litio

Presentiamo di seguito un primo articolo dedicato alla descrizione delle varie tipologie di batterie al litio, al quale seguirà un post più tecnico.

In questo articolo cercherò di descrivere al meglio le batterie, o meglio gli accumulatori basati sul litio. Vorrei iniziare dicendo che separerò l’articolo in due parti; nella prima scriverò in maniera semplice e diretta tutti i pregi e difetti di questa tecnologia con una piccola descrizione. I più appassionati invece potranno passare direttamente alla seconda parte per una visione più approfondita.

Note generali sugli accumulatori

Tutti gli accumulatori hanno queste specifiche, che bisogna conoscere per scegliere una batteria adeguata alle proprie esigenze, o anche semplicemente per la corretta manutenzione.

  • Tensione nominale: è il valore medio fra la tensione a piena carica e quella oltre la quale non deve scendere. La tensione si misura in Volt (V) ed la differenza di potenziale che da’ la spinta per il funzionamento del circuito.
  • Capacità: è la quantità di corrente che può erogare la batteria, viene espressa in Ah. Se la moltiplichiamo per la tensione nominale possiamo ricavare i Wh, che è la potenza, che ogni utilizzatore necessita per funzionare. Teoricamente se considerassimo il caso in cui uno smartphone abbia una batteria con una capacità di 4000mAh (4Ah), e la caricassimo con un alimentatore da 2A, essa sarebbe completamente carica in 2 ore.
  • Tecnologia utilizzata: elementi chimici utilizzati per progettare la batteria, possono essere di diversi tipi, Ni-Mh, Ni-Cd, Li-Ion, Li-Po, Li-Fe. Hanno tutte vantaggi e svantaggi.
  • Numero di celle: tutte le celle delle batterie hanno delle tensioni nominali fisse per la tipologia delle batterie utilizzate, per fare un esempio, nelle batterie al Li-Ion il “voltaggio” è di 3,6V a cella, perciò per arrivare a 7,2V avremo bisogno di 2 celle, quindi 1s (3,6V) o 2s (7,2V) o 3s (10,8V).
  • Velocità di carica e di scarica C: Indica la “resistenza” della batteria alla ricarica e alla scarica senza riportare danni. Il calcolo è molto semplice, infatti basterà moltiplicare il numero di C * la capacità in Ah (Ampere all’ora). Il risultato sarà in A (Ampere) e indicherà la corrente massima che è in grado di supportare la batteria durante la scarica (mi raccomando  Per quanto riguarda la ricarica invece normalmente sarà di 1C).
  • Serie e parallelo: il primo permette l’aumento della tensione, mentre il secondo mantiene la tensione aumentando la corrente.

Batterie in serie e parallelo

Notare che quando le batterie scendono sotto la soglia del 80% ad Ah ricaricati rispetto ai valori originali, possono essere considerate scariche, e perciò da buttare.

Batterie Litio

Vantaggi/Svantaggi/Manutenzione

Le batterie al litio esistono da molto tempo. Le più diffuse sono quelle agli ioni di litio (Li-ion), ma esistono anche di altri tipi, come le Li-Po o Li-Fe.

Li-Ion

  • Tensione di sicurezza tra 3 e 4,1V.
  • Tensione nominale 3,6V.
  • Ottima densità specifica di energia: da 150 a 200 Wh/Kg.
  • Nessun effetto memoria e non necessita di cicli programmati per la manutenzione.
  • Pericolose (Per funzionare hanno bisogno di un circuito interno che le protegge da sovraccarichi, da picchi di tensione o da scariche troppo veloci limitate tra 1-2C, comprendono un sensore di temperatura per evitare incendi o esplosioni).
  • Si danneggiano a causa del tempo, a prescindere dall’utilizzo. Hanno una durata di pochi anni, dopo il primo iniziano a perdere efficienza.

Questo tipo di batterie non richiede particolare manutenzione, ma per mantenerle a lungo bisogna seguire alcune semplici regole. Evitare di caricarle al 100% o comunque lasciarle cariche per un lungo periodo, ed è necessario caricarle spesso, così da tenerle sempre in questo range 20-80%.

Litio nel tempo

Li-Po

  • Tensione nominale 3,7V
  • Tensione minima poco sotto i 3V4.2V

Appartengono alla stessa famiglia delle prime, ma hanno un elemento diverso al loro interno che permette loro di essere maggiormente plastiche. Questo permette di creare batterie con forme di ogni genere. Le differenze rispetto alle batterie sopracitate sono poche, ma probabilmente vi porteranno a scegliere questa tecnologia.

Infatti a differenza delle Li-Ion queste ultime non soffrono di usura a causa dell’invecchiamento, ma piuttosto a causa dei cicli di ricarica, limitati.

Cosa cambia nella pratica? La durata della batteria Li-Po sarà simile a quella di tecnologia Li-Ion nel caso venga utilizzata molto. Ma nel caso venisse ricaricata meno spesso avrà una durata maggiore nell’arco degli anni. Senza considerare l’efficienza maggiore nel corso degli anni. Infine, la batteria in tecnologia Li-Po ha una densità maggiore fino al 20% rispetto alla batteria Li-Ion.

Come unico svantaggio a mio parere è la pericolosità, infatti sono molto delicate e richiedono degli alimentatori appositi per evitare esplosioni. (Per gli appassionati ci sarà un articolo in cui verrà descritto il tutto in modo più approfondito). Per questo motivo comprate sempre alimentatori di qualità per la ricarica/scarica o bilanciamento delle vostre batterie.

Li-Fe

batterie li-fe
Fonte: Wikipedia

Queste batterie sono relativamente recenti, e hanno delle caratteristiche incredibili. Qui sotto una tabella riassuntiva con tutte le specifiche.

La loro colpa è di avere peggiore densità energetica, e una tensione leggermente più bassa rispetto alle altre.

 

Personalmente credo che al momento le batterie più efficienti per un dispositivo mobile siano sicuramente gli accumulatori di tecnologia Li-Po.

Ma al tempo stesso darei un’occhiata alla tecnologia Li-Fe. Hanno caratteristiche davvero stupefacenti e soprattutto possono aiutare il nostro pianeta!

Cosa ne pensate? A breve uscirà la seconda parte completa di approfondimenti. Continuate a seguirci!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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