Sviluppo di moduli batterie litio-ioni per avviamento - Enea

stanno ora ricevendo consensi configurazioni di cella piatta impacchettata in involucri in
plastica (spesso metallizzata).
Elettrolita polimerico
Le batterie al litio polimero si differenziano da quelle convenzionali nel tipo di elettrolita usato.
Il progetto originale usava un elettrolita polimerico solido secco. Questo elettrolita somiglia ad
un film plastico che non conduce l’elettricità ma consente lo scambio ionico. L’elettrolita
polimerico sostituisce il tradizionale separatore poroso, che è imbevuto con l’elettrolita. Il
progetto del polimero secco offre semplificazioni a riguardo della costruzione, robustezza,
sicurezza e geometria con spessore sottile. Sfortunatamente, il polimero secco garantisce
bassa conducibilità. La resistenza interna è troppo alta e non è possibile consegnare le alte
correnti richieste dalle moderne applicazioni. Per compromesso, sono stati aggiunti alcuni
elettroliti gelificati. Le celle commerciali usano un separatore/elettrolita a membrana preparato
dallo stesso polietilene poroso tradizionale o separatore polipropilenico riempito con un
polimero, che gelifica sostituendo l’elettrolita liquido. Così le celle commerciali al litio-ione
polimero sono molto simili nella chimica e nei materiali alle loro controparti con elettrolita
liquido e rispetto ad esse presentano i vantaggi di avere un profilo molto basso, fattore di
forma flessibile (i costruttori non sono vincolati da formati di cella standard), leggerezza
(l’elettrolita gelificato semplifica il packaging), sicurezza (maggiore resistenza alla sovraccarica,
minori possibilità di perdita di elettrolita). Nonostante tali vantaggi, la tecnologia litio-ione
polimero non si è diffusa tanto velocemente come era nelle attese. Infatti, la sua superiorità
rispetto agli altri sistemi e i bassi costi di fabbricazione non sono stati pienamente realizzati:
rispetto alla tecnologia litio-ione tradizionali, la capacità è lievemente inferiore e permane un
alto rapporto costo – energia.
3.3 Vantaggi e svantaggi derivanti dall’impiego di batterie al litio.
Vantaggi.
Alta tensione di cella, fino a 3,7 V nominali, diretta conseguenza del potenziale altamente
negativo del litio. Ciò significa che, per una data tensione di batteria, sono necessarie un
minor numero di celle ed associate connessioni ed elettronica per sistemi batterie ad alta
tensione (una cella al litio può sostituire tre celle al NiCd o NiMH, che hanno una tensione di
soli 1,2 V).
Basso peso.
Densità di energia molto alta (circa quattro volte meglio delle piombo acido), come
conseguenza dell’alta tensione di cella, e densità di potenza molto alta. L’alta densità di
potenza ed energia sono una conseguenza dell’esiguo spessore delle celle.
La piccola dimensione consente l’intercalazione elettrochimica reversibile degli atomi di litio
negli elettrodi negativi a base di carbonio, con piccolo sforzo e stress strutturale.
Analogamente, le dimensioni molto piccole dello ione litio rendono quest’ultimo facilmente
e reversibilmente incorporabile in una varietà di ossidi che formano l’elettrodo positivo.
Queste caratteristiche mantengono l’integrità degli elettrodi durante i cicli di carica –
scarica, requisito chiave per i cicli vita, specialmente quelli con scarica profonda: le batterie
possono essere ciclate con intensi DOD senza influenzare negativamente il ciclo vita o
l’abilità a fornire alta potenza di uscita.
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