BATTERIE AGLI IONI DI LITIO.
Questo piccolo articolo mira a dare un'idea di come funzionino queste
fantastiche batterie.
Ormai la propulsione elettrica ha raggiunto livelli
prestazionali impensabili fino a qualche anno fà, buona parte di questo
miglioramento è dovuto alle batterie Li-ion.
Chimicamente queste funzionano grazie ad un processo detto
"intercalation" cioè l'inserimento di ioni di litio all'interno del
reticolo cristallino dell'elettrodo ospite senza cambiarne struttura. Gli
elettrodi quindi, hanno la proprietà di avere una struttura cristallina aperta
in grado di consentire l'inserimento e l'estrazione di ioni litio e la
possibilità di accettare gli elettroni di compensazione. Anodo (el neg) e
catodo (el pos) sono rispettivamente basati sul perossido di litio e sul carbonio.
L'elettrolita il cui compito è essere conduttore ionico (ma non di elettroni),
può essere composto da polimeri drogati con sali non acquosi di litio. Da
questo deriva il termine Li-Poly o Li-Po.
La tensione a circuito aperto è di 3.6 V (3.7 se Li-Po)
quindi tre volte quella delle normali Ni-Cd.
Per farsi un'idea dell'energia specifica (Wh/Kg) si è passati da 25-40 delle
Ni-Cd ai 150 delle più moderne ioni litio.
La chimica della cella garantisce una bassissima autoscarica e non esiste
effetto memoria; di contro, oltre al prezzo, c'è l'elevata insofferenza alla
sovraccarica e alla sovrascarica.
DURATA
La durata delle batterie in generale sono influenzate da vari
fattori, ma quello che incide più di tutti è il cosiddetto Depth Of
Discharge (DOD)e cioè la profondità di scarica. Se la batteria viene scaricata
fino alla tensione di cut-off con regolarità, questa non riuscirà a garantire
le stesse prestazioni per molto tempo. Al contrario una scarica ridotta
garantisce molti più cicli.
Per le batterie agli ioni di litio,
essendo una tecnologia nuova e in continua evoluzione, non si hanno ancora dati certi.
COSA SONO IL NUMERO DI C?
I rapporti di carica e scarica sono espressi come una frazione della capacità. Anche se dimensionalmente non è corretto la corrente di scarica viene così indicata I=mC dove C indica la capacità della batteria. Una batteria da 2Ah scaricata a 10C produce una corrente di 20A. I(20)=m(10)*C(2).
CHE BATTERIA PER IL MIO MODELLO?
Questa scelta va effettuata con molto giudizio esaminando tutti i fattori visti prima. La regola più importante consiste nel non superare mai il numero di C previsti dal produttore il quale fornisce solitamente il numero di C che la batteria può sopportare continuamente e il numero di C di picco cioè il valore massimo che riesce ad erogare per pochi secondi. Quest'ultimo è un valore limite ed il suo superamento provoca la rottura della cella stessa. Cautelativamente consiglio di non far mai lavorare la cella a valori di C superiori a quelli garantiti come continui. Vale la pena ricordare che queste batterie sono soggette a rischio di esplosione ed incendio.
ESEMPIO: se il motore assorbe 30A(questa valore varia a
seconda dell'elica, di solito si trova nella scheda del motore ma l'unico modo
di avere un numero preciso è quello di misurare tramite pinza amperometrica )
servirà una batteria da almeno 2Ah e con scarica da 15C continui.
Preferibilmente però si cerca di abbassare il numero di C (tirare il collo alla
batterie significa avere meno potenza e diminuire la vita della stessa)
aumentando la capacità della batteria. Il tipo di modello influisce
notevolmente il dimensionamento: l'esempio di prima può essere corretto su
un 3d dove la max corrente viene erogata solo per un breve lasso di
tempo(alcuni secondi), ma, su un motoaliante dove si tiene il motore al massimo
per qualche minuto sarebbe sconsigliabile..meglio quindi una batteria da 2.5- 3
Ah.