Le batterie agli ioni di litio sono disponibili in ogni forma, dimensione e composizione chimica. Scoprite come scegliere quelle giuste per le vostre attività.
Abbiamo già parlato dei diversi tipi di batterie agli ioni di litio (Li-ion) in base alla classe di prestazione, quindi se le state già utilizzando e siete alla ricerca di soluzioni di stoccaggio appropriate, questo articolo può esservi utile.
Se, invece, state prendendo in considerazione le batterie agli ioni di litio per la prima volta, la scelta della tipologia più adatta alle vostre attività non si limita a una semplice valutazione delle prestazioni.
Le batterie agli ioni di litio sono disponibili in un'ampia gamma di modelli per adattarsi a quasi tutte le applicazioni. Da dove iniziare e come essere sicuri di investire nella soluzione giusta?
Nell'articolo di questa settimana, esaminiamo insieme i sei tipi più comuni di batterie agli ioni di litio, per essere sicuri di poter scegliere la giusta fonte di energia per le vostre attività.
Come confrontare i diversi tipi di batteria
In questo articolo vogliamo aiutarvi a riconoscere le batterie agli ioni di litio che possono soddisfare i vostri requisiti.
Per rendere questa risorsa il più utile possibile e per facilitare il confronto, inizieremo ogni comparazione con una sezione "Adatto all'utilizzo in...".
Confronteremo poi ogni tipo di batteria in base ad alcuni criteri chiave nella sezione "Specifiche generali". Questi punti di confronto includono:
- Tensione nominale — si riferisce al livello di tensione a cui la batteria è progettata per funzionare. Le tensioni effettive possono oscillare continuamente a causa di vari fattori, ma la tensione nominale fornisce un punto di riferimento stabile per produttori e utenti. Questa tensione è il momento in cui la batteria funziona in modo più efficiente ma anche più sicuro.
- Voltaggio operativo — è la quantità di potenziale elettrico che la batteria può fornire per alimentare un dispositivo. È il livello (o la fonte) di energia della batteria. La tensione di funzionamento è in genere indicata sulla batteria stessa ed è solitamente misurata in volt. Dispositivi diversi hanno requisiti di tensione diversi, quindi è fondamentale abbinare la batteria giusta al dispositivo giusto per garantire prestazioni ottimali.
- Ciclo di vita — questo termine fondamentale determina la longevità e la durata di una batteria. In parole povere, il ciclo di vita si riferisce al numero di cicli di carica e scarica che una batteria può subire prima che le sue prestazioni inizino a peggiorare; più cicli può sopportare, più a lungo durerà.
- Stabilità termica — si riferisce alla capacità di una batteria di resistere a temperature variabili. Quando una batteria presenta un'elevata stabilità termica, significa che è in grado di mantenere le sue prestazioni e la sua affidabilità anche quando è esposta a temperature estreme. Questa caratteristica è fondamentale per garantire che una batteria rimanga sicura ed efficiente per tutto il suo ciclo di vita ed è una misura particolarmente importante per ridurre il rischio di fuga termica.
- Tasso di carica — è la velocità di ricarica di una batteria: una velocità di carica elevata implica che la batteria può essere caricata più rapidamente, riducendo i tempi di inattività. Un tasso di carica basso indica una velocità di carica più lenta, che può comportare tempi di inattività/attesa più lunghi.
- Tasso di scarica — si riferisce alla velocità di rilascio dell'energia accumulata, la velocità con cui la batteria si scarica. Di solito si misura in ampere o milliampere e può variare a seconda del tipo di batteria e dell'applicazione specifica per cui viene utilizzata. Un'alta velocità di scarica significa che la batteria può rilasciare rapidamente la sua energia, ideale per i dispositivi che richiedono un'improvvisa scarica di energia. Una bassa velocità di scarica indica invece un rilascio di energia più lento, più adatto a dispositivi che richiedono un'alimentazione costante e prolungata.
- Energia specifica — misura la densità energetica di una batteria. Più alta è l'energia specifica, maggiore è la potenza che una batteria può contenere in rapporto al suo peso. Questa caratteristica è fondamentale per determinare l'efficienza e le prestazioni delle batterie nelle varie applicazioni. Che si tratti di alimentare veicoli elettrici, dispositivi portatili o sistemi di energia rinnovabile, l'energia specifica aiuta a capire i tempi di funzionamento potenziali e la funzionalità complessiva.
Per conoscere meglio la terminologia relativa alle batterie agli ioni di litio, date un'occhiata al nostro glossario.
6 diversi tipi di batterie agli ioni di litio
- Batterie al litio-ferro-fosfato (LFP)
Adatte all'utilizzo in… veicoli elettrici, pannelli solari, camper e roulotte, batterie marine e gruppi di continuità (UPS).
Nelle batterie LFP, il materiale anodico è costituito da fosfato ferroso di litio (LiFePO4). Si tratta di uno dei composti di litio più stabili e non tossici, che conferisce a questo tipo di batteria una maggiore stabilità termica (vedi sotto) anche quando è completamente carica, uno stato in cui altri tipi di batterie agli ioni di litio rischiano maggiormente di surriscaldarsi e di innescare una fuga termica.
Non sorprende quindi che sia una delle tecnologie più adottate.
Altri vantaggi delle batterie LFP sono un ciclo di vita superiore alla media (in genere da tre a cinque volte più lunga delle batterie agli ioni di litio standard) e un ampio intervallo operativo. Ciò significa che possono essere caricate o scaricate completamente senza lo stesso livello di rischio che si riscontra in altre batterie agli ioni di litio quando vengono spinte a questi estremi di carica/scarica.
La sua affidabilità e la sua lunga durata fanno sì che i costi di acquisto siano più che compensati dagli anni di energia che una batteria LFP sarà in grado di garantirvi.
Specifiche generali (possono variare)
- Voltaggio nominale: 3.2V-3.3V
- Voltaggio operativo: 2.5V-3.65V
- Ciclo di vita: 2,500 cicli
- Stabilità termica: fino a 270°C (e rimane stabile a temperature più elevate)
- Tasso di carica: 1C, in genere si carica fino a 3,65V in 3 ore
- Tasso di scarica: 1C, cutoff di solito tra 2-2,5 V
- Energia specifica: da 90 Wh/kg a 120 Wh/kg
Soluzioni di stoccaggio Emtez consigliate: Container per batterie con protezione antincendio (solo per lo stoccaggio), Container drive-in (su misura per i veicoli elettrici contenenti batterie)
2. Batterie al litio ossido di cobalto (LCO)
Adatte all'utilizzo in… smartphone, fotocamere digitali, computer portatili, tablet e molti altri dispositivi elettronici portatili.
Questo tipo di batteria prende il nome dal catodo in ossido di litio e cobalto (LiCoO2). L'anodo è costituito da grafite di carbonio. Ciò che la distingue da altri tipi di batterie è la sua elevata densità energetica. In alcune applicazioni, ad esempio quando è necessaria una potenza elevata ma le dimensioni del dispositivo o dell'apparecchiatura in questione sono molto ridotte, le batterie LCO rappresentano una scelta vincente.
Non sono adatte ad ambienti che ne mettano alla prova la stabilità termica (noterete che ha uno dei valori di stabilità termica più bassi tra i tipi qui elencati). L'utilizzo per questo tipo di applicazioni metterebbe a rischio voi e il vostro team.
Inoltre, hanno un'autonomia inferiore rispetto a molti altri tipi di batterie agli ioni di litio oggi disponibili. Rispetto a una batteria LFP equivalente, la durata di una LCO potrebbe essere pari a un terzo o a un quarto di una LFP, il che significa che si esaurirà molto più rapidamente.
Specifiche generali (possono variare)
- Voltaggio nominale: 3.6V
- Voltaggio operativo: 3V-4.2V
- Ciclo di vita: tra 500 e 1,000 cicli
- Stabilità termica: fino a 150°C
- Tasso di carica: 0.7-1C, in genere si carica fino a 4,2V in 3 ore
- Tasso di scarica: 1C, cutoff a 2.5V
- Energia specifica: da 150 Wh/kg a 200 Wh/kg
Soluzioni di stoccaggio Emtez consigliate: Armadio per batterie agli ioni di litio (piccoli volumi), Unità walk-in antincendio (grandi volumi) 
3. Batterie al litio ossido di manganese (LMO)
Adatte all'utilizzo in… apparecchiature elettriche portatili, dispositivi e apparecchiature mediche, automobili ibride ed elettriche e motociclette elettriche.
Le batterie LMO contengono un catodo di ossido di litio e manganese (LiMn2O4). Ciò facilita il movimento degli ioni di litio e rende la batteria più stabile dal punto di vista termico e in generale più sicura.
Sono anche abbastanza personalizzabili; le batterie LMO di diversi produttori avranno probabilmente un'ampia gamma di specifiche a seconda della loro composizione chimica, che porterà a proprietà come una maggiore durata della batteria, una ricarica più veloce o persino una migliore potenza specifica (un loro punto debole).
Il rovescio della medaglia è che, rispetto alle batterie LFP, la loro tipica durata di 500 cicli significa che spesso vengono trascurate a favore di batterie che semplicemente durano di più prima di dover essere sostituite.
Nel complesso, le batterie LMO possono essere considerate una via di mezzo e ci sono molte probabilità che sia meglio utilizzare un tipo di batteria più specializzato di questo elenco.
Specifiche generali (possono variare)
- Voltaggio nominale: 3.7V
- Voltaggio operativo: 3V a 4.2V
- Ciclo di vita: da 300 a 800 cicli
- Stabilità termica: fino a 250 °C
- Tasso di carica: da 0.7C a 1C, tasso di carica massimo 3C, le singole celle si caricano fino a 4.2V
- Tasso di scarica: 1C. Alcune batterie hanno un tasso di scarica di 10C e il cutoff a 2.5V
- Energia specifica: da 100 Wh/kg a 150 Wh/kg
Soluzioni di stoccaggio Emtez consigliate: Armadio per batterie agli ioni di litio (piccoli volumi), Unità walk-in anticendio (grandi volumi), Container drive-in (su misura per i veicoli elettrici contenenti batterie)
4. Batterie al litio all'ossido di nichel-manganese-cobalto (NMC o Li-NMC)
Adatte all'utilizzo in… veicoli elettrici, biciclette elettriche, dispositivi medici e apparecchi elettrici.
Considerate seconde solo alle LFP, le batterie NMC sono molto apprezzate. Così chiamate per il catodo in ossido di nichel manganese cobalto (LiNiMnCoO2), queste batterie offrono praticamente tutto ciò che si può desiderare da una batteria LMO o LCO con un ciclo di vita più lungo.
La loro elevata densità di energia consente di costruirle più piccole per adattarle ai dispositivi palmari e ad altre applicazioni in cui le dimensioni sono importanti (vedi sopra "Adatto per l'uso in...").
Come le LMO, le batterie NMC possono essere personalizzate dal produttore per aumentare o ridurre determinate specifiche in base al rapporto tra nichel, magnesio e cobalto all'interno della cella. Lo svantaggio? Il cobalto può essere difficile da reperire, quindi si tratta di batterie più costose.
Sebbene non abbiano il prezzo delle batterie LFP, il loro ciclo di vita è notevolmente più breve, quindi a lungo termine sono probabilmente meno convenienti rispetto a un investimento in LFP.
Specifiche generali (possono variare)
Voltaggio nominale: 3.7V
Voltaggio operativo: 3V to 4.2V
Ciclo di vita: 1,500 cicli
Stabilità termica: fino a 210°C. Diminuisce a un livello di carica più elevato
Tasso di carica: da 0.7C a 1C, carica fino a 4,2 V in 3 ore. Correnti di carica più elevate comportano una breve durata della batteria
Tasso di scarica: 1C, con cutoff a 2.5V
Energia specifica: da 150 KWh/kg a 220 KWh/kg
Soluzioni di stoccaggio Emtez consigliate: Armadio per batterie agli ioni di litio (piccoli volumi), Unità walk-in antincendio (grandi volumi), Container Drive-In (su misura per i veicoli elettrici contenenti batterie)
5. Batterie al litio-titanato (Li2TiO3 or LTO)
Adatte all'utilizzo in… motori elettrici, apparecchiature mediche, strumenti industriali.
Tra tutti i tipi di batterie elencati, le batterie LTO sono le più particolari. Infatti, i loro anodi sono costituiti da titanato di litio (Li2TiO3) anziché da grafite.
Grazie al modo in cui sono prodotte, le batterie LTO hanno uno dei cicli di vita più lunghi, superando anche le batterie LFP. Dal punto di vista operativo, sono anche uno dei tipi di batterie più stabili a livello termico.
Ma sono costose, quasi il doppio delle loro controparti LFP, e la loro minore densità di energia significa che non hanno la potenza che ci si aspetterebbe da una batteria delle loro dimensioni.
Specifiche generali (possono variare)
- Voltaggio nominale: 2.4V
- Voltaggio operativo: da 1.8V a 2.85V
- Ciclo di vita: da 3,000 a 7,000 cicli
- Fuga termica: da 175°C a 225°C
- Tasso di carica: 1-5C, carica fino a 2.85V
- Tasso di scarica: 10C, cutoff a 1.8V
- Energia specifica: da 50 KWh/kg a 80 KWh/kg
Soluzioni di stoccaggio Emtez consigliate: Armadio per batterie agli ioni di litio (piccoli volumi), Unità walk-in antincendio (grandi volumi), Container Drive-In (su misura per i veicoli elettrici contenenti batterie)
6. Batterie al litio all'ossido di nichel cobalto e alluminio (NCA)
Adatte all'utilizzo in… veicoli elettrici.
Le batterie al litio all'ossido di nichel-cobalto-alluminio (NCA o LiNiCoAlO2) sostituiscono il tradizionale manganese presente nelle batterie NMC con l'alluminio, ottenendo una batteria che offre un'eccellente stabilità chimica. Inoltre, sono caratterizzate da un'elevata energia specifica. Ciò significa che le batterie NCA sono perfette per le applicazioni che richiedono un carico moderato o elevato per un periodo prolungato.
Tuttavia, vale la pena notare che, nonostante questi vantaggi, le batterie NCA hanno una durata di vita relativamente breve rispetto ad altre batterie agli ioni di litio. Anche la stabilità termica delle batterie NCA è scarsa e questo le rende più inclini alla fuga termica, soprattutto se utilizzate all'aperto.
Infine, il costo delle batterie NCA è relativamente alto. Considerando la loro durata limitata, sono l'opzione meno conveniente tra le batterie agli ioni di litio qui elencate.
Specifiche generali (possono variare)
Voltaggio nominale: 3.6V
Voltaggio operativo: da 3V a 4.2V
Ciclo di vita: 500 cicli
Fuga termica: 150°C
Tasso di carica: 0.7C, carica fino a 4.2V
Tasso di scarica: 1C, cutoff a 3V
Energia specifica: da 200 KWh/kg a 260 KWh/kg
Soluzioni di stoccaggio Emtez consigliate: Unità walk-in antincendio (grandi volumi), Container Drive-In (su misura per i veicoli elettrici contenenti batterie)
I consigli di Emtez sulla batteria giusta per le vostre attività
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La nostra ricerca e il nostro sviluppo nell'ambito delle batterie specialistiche agli ioni di litio si basano su una conoscenza approfondita e fondamentale del loro funzionamento. Oltre a utilizzare queste informazioni per la progettazione dei prodotti, i nostri esperti contribuiscono alla definizione di politiche sugli ioni di litio in tutto il mondo per promuovere la regolamentazione e l'uso sicuro e responsabile di queste batterie.
La sicurezza inizia con l'educazione, quindi se avete domande saremo lieti di aiutarvi a scegliere il tipo di batteria giusta (e, se necessario, la soluzione di stoccaggio appropriata per il tipo di batteria, le dimensioni e i volumi in questione) per mantenere il vostro personale e le vostre risorse al sicuro.
Per scaricare una copia della nostra guida in 4 fasi per la valutazione dei rischi connessi alle batterie agli ioni di litio, fate clic sul pulsante sottostante.
