Sviluppo di moduli batterie litio-ioni per avviamento - Enea
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Ossido <strong>di</strong> Nichel<br />
L’ossido <strong>di</strong> nichel (LiNiO2) ha una capacità specifica ed un potenziale molto più alti rispetto al<br />
cobalto, ma ha molti problemi <strong>di</strong> sicurezza ed è molto meno stabile.<br />
Per ottenere un compromesso <strong>di</strong> prestaz<strong>ioni</strong>, costo e sicurezza, può essere stabilizzato con<br />
aggiunta <strong>di</strong> cobalto ed alluminio, formando il composto LiNiCoAlO2, chiamato NCA, oppure<br />
cobalto e manganese, formando il composto LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2, sufficientemente stabili <strong>per</strong><br />
essere usati negli accumulatori.<br />
Complessivamente la capacità e la densità <strong>di</strong> energia sono su<strong>per</strong>iori a quelle del LiFePO4 e del<br />
LiCoO2. In termini <strong>di</strong> densità <strong>di</strong> potenza le prestaz<strong>ioni</strong> elettrochimiche sono migliori <strong>di</strong> quelle<br />
del LiCoO2, ma non sono così alte come quelle del LiFePO4.<br />
Grafite<br />
3.2.3 Materiali ano<strong>di</strong>ci.<br />
Per l’anodo (elettrodo negativo) è molto utilizzata la grafite. La grafite presenta una struttura a<br />
strati, con piani <strong>di</strong> atomi <strong>di</strong>sposti in strutture esagonali fortemente legati tra loro, mentre i vari<br />
piani sono tenuti assieme da legami deboli. Dal momento che gli <strong>ioni</strong> <strong>di</strong> Litio si legano più<br />
debolmente alla grafite che agli ossi<strong>di</strong> metallici, il loro spostamento verso il catodo durante la<br />
scarica è energeticamente favorito. Durante la carica questa tendenza è invertita.<br />
Titanato <strong>di</strong> <strong>litio</strong><br />
Ano<strong>di</strong> al titanato <strong>di</strong> <strong>litio</strong> sono recentemente <strong>di</strong>venuti commercialmente <strong>di</strong>sponibili. In questo<br />
tipo <strong>di</strong> anodo, si sostituisce la grafite con il titanato <strong>di</strong> <strong>litio</strong>. Questo anodo è compatibile con<br />
tutte le tipologie <strong>di</strong> catodo suddette, ma è generalmente usato in congiunzione con materiali a<br />
base <strong>di</strong> manganese. Il titanato <strong>di</strong> <strong>litio</strong> (Li4Ti5O12), denominato LTO, offre potenza elevata<br />
combinata con un ampio range delle tem<strong>per</strong>ature <strong>di</strong> esercizio dovuto ad una grande stabilità<br />
termica, ed è considerato un’alternativa più sicura all’anodo in grafite. Si aggiunge una<br />
notevolissima ciclabilità ed accelerati tempi <strong>di</strong> ricarica. Questo è in gran parte dovuto alla<br />
struttura del materiale ed alla sua quasi nulla deformazione durante il ciclaggio, che si traduce<br />
in una lunghissima vita dell’accumulatore rispetto alle <strong>batterie</strong> <strong>di</strong> altre tecnologie. Nessuna<br />
interazione indesiderata avviene con l’elettrolita: questo consente alla batteria <strong>di</strong> essere<br />
caricata molto rapidamente, senza il rischio <strong>di</strong> corto circuiti o fuga termica.<br />
D’altro verso, l’energia delle <strong>batterie</strong> con anodo <strong>litio</strong> titanato risulta essere leggermente<br />
inferiore rispetto a quella delle <strong>batterie</strong> con anodo basato sulla grafite.<br />
3.2.4 Elettrolita.<br />
Elettrolita in soluzione liquida<br />
L’elettrolita è usualmente una soluzione <strong>di</strong> sale <strong>di</strong> <strong>litio</strong> (solitamente LiFP6) <strong>di</strong>ssolto in un<br />
solvente organico non acquoso, capace <strong>di</strong> sciogliere il sale <strong>di</strong> <strong>litio</strong> e trasportare corrente<br />
me<strong>di</strong>ante <strong>ioni</strong> <strong>di</strong> <strong>litio</strong>. I separatori sono usualmente membrane microporose fatte <strong>di</strong> polietilene<br />
o polipropilene. A causa della bassa conducibilità degli elettroliti organici, un’adeguata potenza<br />
della cella o della batteria può essere ottenuta solamente con elettro<strong>di</strong> e separatori che sono<br />
molto più sottili <strong>di</strong> quelli usati nelle <strong>batterie</strong> con elettroliti acquosi. La necessità <strong>di</strong> elettro<strong>di</strong><br />
sottili ha determinato che l’avvolgimento a spirale dell’elettrodo positivo, il separatore e<br />
l’elettrodo negativo è <strong>di</strong>venuto il metodo preferito <strong>per</strong> la fabbricazione delle celle <strong>ioni</strong> <strong>litio</strong>, ma<br />
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