Sviluppo di moduli batterie litio-ioni per avviamento - Enea

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ALLEGATO 1 - CONFRONTO TRA BATTERIE DI CHIMICA DIVERSA Nei paragrafi che seguono si indagheranno le caratteristiche e prestazioni di batterie agli ioni di litio di chimiche diverse con l’obiettivo di mettere a confronto il comportamento delle diverse tecnologie in diverse condizioni di lavoro, evidenziando vantaggi e svantaggi nell’impiego di ognuna di esse al variare di alcuni parametri rilevanti. L’indagine consisterà nel verificare le caratteristiche di base delle batterie valutandone le prestazioni, al fine di costruirne le curve di funzionamento, di osservare la risposta delle stesse a particolari cicli di utilizzo e di confrontare e verificare tali dati con quelli forniti dai datasheet dei costruttori. Batteria di chimica NMC Descrizione delle batterie e delle chimiche messe a confronto. L’accumulatore elettrochimico preso in considerazione è una cella di tipo High Power litio-ioni con chimica NMC e tensione nominale pari a 3.7 V. Le caratteristiche tecniche dichiarate nel datasheet del costruttore della cella elementare del pacco batterie sono riassunte di seguito. Alcuni dati definiti in tabella non sono presenti nel datasheet ma sono stati preliminarmente ricavati attraverso i seguenti calcoli: L’energia immagazzinata è stata calcolata dalla quantità di carica da essa fornita moltiplicata per la tensione media nel tempo calcolata durante un processo di scarica a corrente costante: . Si è considerata come tensione media quella nominale di 3.7 V e il valore di carica totale pari alla capacità nominale; La potenza di picco in carica/scarica è stata calcolata considerando la corrente di picco che la batteria può assorbire o erogare moltiplicata per la tensione nominale; mentre la potenza massima in carica/scarica è ricavata dal prodotto della massima corrente continua in carica/scarica per la tensione nominale; Il volume è stato ricavato con le formule relative al solido parallelepipedo in questione; Tensione nominale (V) 3.7 Cut-off (V) 2.7 Tensione massima (V) 4.2 ± 0.03 Capacità nominale [0.5 C, 25 o C, range 4.2 V - 2.7 V] 31 Ah Massa (kg) 0.860 ± 0.040 Volume(dm 3 ) 0.39732 Energia immagazzinata (kJ) 412.92 Densità energetica (Wh/l) 288.68 Energia specifica (Wh/kg) 133.37 Temperature funzionamento carica (°C) 0
Potenza di picco carica/scarica (kW) 1.147 Densità di potenza di picco carica/ scarica (kW/l) 2.886 Potenza specifica di picco carica/scarica (kW/kg) 1.337 Forma Parallelepipedo Lunghezza (mm) 215 ± 2.0 Altezza (mm) 220 ± 2.0 Spessore (mm) 8.4 ± 0.5 Tabella 38 - Caratteristiche della cella NMC Batteria LFP Figura 71 - Cella litio-ione NMC Le batterie LFP si differenziano da quelle NMC per costruzione e funzionamento, in particolare perché il sale di litio è sciolto in un solvente organico anziché in una matrice polimerica. Con questa tecnologia il volume e il peso sono molto maggiori e l’energie e le potenze specifiche risultano più basse, ma presentano il vantaggio di avere un numero di cicli vita maggiore. Anche in questo caso i dati forniti dai datasheet non sono completi e i valori calcolati in tabella sono stati ricavati come sopra per le NMC. Figura 72 - Modulo litio-ione LFP Tensione nominale (V) 3.2 Cut-off (V) 2.5 Tensione massima (V) 4.25 Capacità nominale [0.5 C, 25 o C, range 4.2 V - 2.7 V] 40 Ah 103
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