Le batterie al ferro litio fosfato hanno un “effetto memoria”?

Le batterie agli ioni di litio sono considerate prive di effetto memoria, ma di recente si è scoperto che in realtà ce l’hanno anche loro. Questo effetto è importante per la maggior parte degli usi delle batterie, poiché il leggero cambiamento di tensione che provoca può portare a sostanziali errori di calcolo nella stima dello stato di carica delle batterie. Quindi, mentre la durata della vecchia cella NiMH è effettivamente ridotta quando parzialmente scaricata, l'”effetto memoria” nelle celle LiFePO4 non ha alcun effetto, o meglio è più raro e meno evidente. Ma vediamo di imparare di più su queste batterie.

Cosa è l’effetto memoria

Molti dei nostri dispositivi di tutti i giorni che si riforniscono di energia da una batteria, pur non essendo sempre così “intelligenti” come vengono descritti nelle pubblicità, sono spesso dotati di una sorta di memoria. Ad esempio, un rasoio a batteria o uno spazzolino elettrico che viene ricaricato prima che la batteria si esaurisca, possono poi vendicarsi dell’utente prudente. La batteria sembra ricordare che hai utilizzato solo una parte della sua capacità di accumulo e alla fine non fornisce più la sua piena energia.

Gli esperti si riferiscono a questo come a un “effetto memoria”, che si verifica perché la tensione di lavoro della batteria diminuisce nel tempo a causa di cicli di carica-scarica incompleti. Ciò significa che, nonostante la batteria sia ancora scarica, la tensione che fornisce a volte è troppo bassa per pilotare il dispositivo in questione. L’effetto memoria ha quindi due conseguenze negative: in primo luogo, si riduce la capacità utilizzabile della batteria, e in secondo luogo si sposta la correlazione tra la tensione e lo stato di carica, quindi quest’ultimo non può essere determinato in modo affidabile sulla base della tensione.

È noto da tempo che l’effetto memoria esiste nelle batterie al nichel-cadmio e al nichel-metallo idruro. Da quando le batterie agli ioni di litio hanno iniziato a essere commercializzate con successo negli anni ’90, l’esistenza dell’effetto memoria in questo tipo di batterie era stata esclusa.

L’effetto memoria nelle batterie al litio e al litio-ferro-fosfato

L’effetto memoria e la relativa deviazione anomala della tensione di lavoro sono stati ora confermati per uno dei materiali più comuni utilizzati come elettrodo positivo nelle batterie agli ioni di litio, il litio-ferro fosfato (LiFePO4). Con il litio-ferro fosfato, la tensione rimane praticamente invariata in un ampio intervallo dello stato di carica.

Ciò significa che anche una piccola anomalia nella tensione di esercizio potrebbe essere erroneamente interpretata come un importante cambiamento dello stato di carica. O, per dirla in altro modo: quando lo stato di carica è determinato dalla tensione, un grande errore può essere causato da una piccola deviazione della tensione.

L’esistenza di un effetto memoria è particolarmente rilevante nel contesto dei previsti passi verso l’utilizzo delle batterie agli ioni di litio nel settore della mobilità elettrica. Nelle auto ibride in particolare, l’effetto può manifestarsi durante i numerosi cicli di carica/scarica che si verificano durante il loro normale funzionamento.

In tali veicoli, la batteria viene parzialmente ricaricata durante ogni operazione di frenata dal motore che funziona in modalità generatore. Viene a sua volta scaricato, e solitamente solo parzialmente, per assistere il motore durante le fasi di accelerazione.

I numerosi cicli successivi di carica e scarica parziale portano a piccoli effetti di memoria individuali che si sommano a un grande effetto di memoria, come dimostra questo nuovo studio. Ciò comporta un errore nella stima dello stato di carica attuale della batteria, nei casi in cui lo stato di carica sia calcolato da software in base al valore attuale della tensione.

I vantaggi delle batterie al litio

Il litio fornisce la più alta capacità (ampere-ora o “Ah”) per unità di peso di tutti i metalli, rendendolo un materiale ideale per un anodo di litio. I sistemi di batterie al litio offrono vantaggi distinti rispetto ad altri sistemi di batterie, soprattutto per quanto riguarda la lunga durata, l’affidabilità e la capacità.

Una fonte di alimentazione al litio offre un vantaggio significativo se:

  • È necessaria un’alta tensione (ovvero da 3,0 a 3,9 volt per cella)
  • Un circuito di ricarica non è disponibile o è troppo costoso
  • La fonte di alimentazione deve essere il più leggera possibile
  • È richiesta una lunga durata
  • È richiesto un ampio intervallo di temperatura
  • L’affidabilità è fondamentale
  • È necessaria una densità di energia estremamente elevata
  • I problemi ambientali come la temperatura, le vibrazioni o gli urti sono particolarmente gravi
  • La vostra applicazione richiede una fonte di alimentazione continua per lunghi periodi di tempo.

I pacchi batteria agli ioni di litio e ai polimeri di litio devono essere sempre utilizzati con un circuito di protezione per evitare che la cella si carichi o si scarichi eccessivamente. Scegliere il circuito corretto e applicarlo in modo appropriato è vitale per la longevità delle batterie e la propria sicurezza.

Si consiglia di non utilizzare mai batterie agli ioni di litio/polimeri senza celle di protezione. Senza la protezione, un leggero errore nel loro utilizzo potrebbe distruggere la batteria e hanno un rischio molto maggiore di esplodere o prendere fuoco.

Come caricare una batteria LiFePO4

Il modo ideale per caricare una batteria LiFePO4 è con un caricabatteria al litio ferro fosfato, in quanto verrà programmato con i limiti di tensione appropriati. La maggior parte dei caricabatteria piombo-acido farà il suo lavoro egregiamente. I profili di carica AGM e GEL in genere rientrano nei limiti di tensione di una batteria al litio ferro fosfato.

I caricabatteria al piombo umido tendono ad avere un limite di tensione più alto, che potrebbe causare l’attivazione della modalità di protezione del sistema di gestione della batteria (BMS). Questo non danneggerà la batteria; tuttavia, potrebbe causare codici di errore sul display del caricatore.

Altre domande frequenti sull’argomento

Quali batterie hanno l’effetto memoria?

L’effetto memoria, noto anche come effetto batteria, effetto batteria pigra o memoria batteria, è un effetto osservato nelle batterie ricaricabili al nichel-cadmio e al nichel-metallo idruro che le fa mantenere meno carica.

Le nuove batterie agli ioni di litio hanno memoria?

A differenza delle batterie NiCad, le batterie agli ioni di litio non hanno una memoria di carica. Ciò significa che non sono necessari cicli di scarica profonda. In effetti, è meglio che la batteria utilizzi cicli di scarica parziale. Gli esperti di batterie suggeriscono che dopo 30 ricariche, dovresti consentire alle batterie agli ioni di litio di scaricarsi quasi completamente.

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