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Discussione: Le batterie del futuro: Litio-Silicio, Litio-Aria, Litio-Zolfo, Grafene ...

  1. #21
    Seguace

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    la qualita' sciama, o meglio i prezzi si alzano, si...
    c'e' da dire comunque che si mercato e' stato drogato dagli incentivi.
    non che sia un male, anzi (e' una soluzione realmente funzionale, soprattutto per il prossimo futuro separare la produzione di energia elettrica a uso civile da quella ad uso industriale), ma la gente "non sensibilizzata" ancora non ha difficolta' a prendere una decisione, e di fregature ne danno parecchie.
    ad uso civile basta un UPS da 20KWh e si e no da 5KW di potenza, e non sarebbe difficile farlo con una VRB, eliminando la necessita' di doppio scambio con il fornitore, che e' solo un impiccio burocratico.
    con grandi numeri il prezzo arriverebbe a meno di 1000 euro al KW (ripeto che per le VBR parlare di capacita' e' sinonimo di dire fare i serbatoi piu' grandi... e' solo un problema d'ingombro);
    avere un UPS consentirebbe alle persone di rimanere totalmente autonome, ed alla griglia di essere dimensionata solo per uso industriale e autotrasporto.
    ad oggi pero' un UPS di tali capacita' e potenza ha un costo esagerato, ed una vita stimata che nel migliore dei casi arriverebbe a meno di 10 anni.

    nella mia proiezione futura, comunque, i sistemi cambieranno: tra' 10 anni l'auto elettrica ad uso civile diverra' realta' (nel senso che chi comprera' un'auto eletrica nel 2020 probabilmente, quando la dovra' cambiare, trovera' sul mercato solo auto elettriche o quantomeno saranno economicamente piu' vantaggiose rispetto alle endotermiche (con quest'andazzo probabilmente solo per una questione di tassazione); la gente avra' minimo 2 auto elettriche a casa: una utilitaria, da usare tutti i giorni, ed una grande, da usare per gli spostamenti non cittadini, e questa puo' diventare un comodo UPS mobile, annoverando ben piu' di 50KWh di capacita' (e logicamente una potenza di tale ordine).

    gia' oggi il sistema sarebbe bilanciato:
    auto elettrica di grande autonomia, auto elettrica cittadina, impianto fotovoltaico di potenza (sui 20KWp) coadiuvato con un solare termico, hanno un costo vita paragonabile alla proiezione dei costi di una berlina endotermica, un utilitaria endotermica e i classici costi dei fornitori di energia... solo che bisogna anticipare oltre 100.000 euro sull'unghi, ed avere le condizioni logistiche giuste (abitazione con garage per l'auto grande da utilizzare anche come UPS e spazio per almeno un FV da 20KWp).

    le VBR piccole ed a costo accettabile avrebbero solo anticitato questa cosa.

  2. #22
    Paladino del Forum

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    Una recente scoperta sembra rendere più vicine le batterie Litio-Silicio, che andrebbero a rimpiazzare le attuali Litio-Carbonio (tutte le Litio attuali hanno un elettrodo in carbonio):
    Boosting lithium battery performance by adding crushed silicon | RC Heli Resource

    Il problema è che l'elettrodo di silicio diventa 4 volte più grande durante la ricarica, e finisce per sbriciolarsi dopo pochi cicli...
    Quindi stanno cercando sistemi per evitarlo, e questo sarebbe uno.

    Sembra anche che un tipo (non so quale) di batteria litio-silicio sia di "imminente commercializzazione", anche se non necessariamente per le auto:
    " Industry R&D in silicon-
    based anodes is widespread, and the release of commercial products for portable
    electronics seems imminent, although simultaneous achievement of high capacity and
    sufficient cycle and calendar life for automotive applications remains to be demonstrated. "
    Lo dicono in un rapporto dell'NPC dell'agosto di quest'anno ( National Petroleum Council (?????) )
    Batterie, DoD e profondità di scarica: *** Scaricare le batterie solo fino a metà prima di ricaricarle. *** Al piombo da 60 km: usata 20 km per volta durerà 60.000 km, 60 km per volta ne durerà 12.000. *** Al litio da 60 km: usata 20 km per volta durerà 120.000 km, 60 km per volta durerà 60.000 km.
    -- Jumpjack --

  3. #23
    Appassionato/a

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    Perfettamente d'accordo con Lucusta. Personalmente, sto lavorando su VRB da 15-25 kWh e 5 kW, convinto che la famiglia comune abbia bisogno di qualcosa del genere.

  4. #24
    Seguace

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    ad oggi l'elettrodo piu' usato e' quello al "carbonio attivo" (carbonio come quello che si usa nei filtri), che ha un elevato rapporto superficie/volume (o peso), ma l'inconveniente maggiore e' dovuto al fatto che non ha queste caratteristiche solo superficialmente, e' tutto poroso.
    per gli elettrodi viene "ricopmresso", ma comunque, anche se si riesce ad ottenerlo quasi puro, rimangono occlusi i gas.

    il principio di un buon elettrodo e' quello appunto di ottenere un'elevata superficie di contatto pur rimanendo piccolo e leggero, ed il carbonio attivo e' per ora quello che e' economicamente piu' fattibile, in quanto un solo grammo puo' ottenere una superficie di un campo da pallone (e' anche per questa ragione che si usa nella purificazione/filtrazione); avere una buona conducibilita' elettrica, ed essere inerte rispetto alla chimica adottata nella cella; fatto sta' che non e' che sia il migliore conduttore elettrico.
    altri tipi di elettrodi esistono, soprattutto oggi con l'avvento delle nanotecnologie, ma nella maggior parte dei casi sono costruzioni tecnologiche, e non hanno la stessa durata di quella del carbonio attivo.
    grafene, nano tubi di carbonio, fullerene (tutti stati allontropici del carbonio, come grafite e diamante), sono quelli piu' sperimentati, ma a me convince poco tale tipo di applicazione.
    altri cristalli possono essere di gran lunga piu' efficaci, soprattutto per quanto riguarda la resistenza.
    confido anche io negli elettrodi al silicio, anche perche' la silice e' gia' ampiamente usata in molti altri campi in forma micrometrica (io la uso normalmente anche sotto i 2 micron selezionata, ossia con basso gap dimensionale), ed ottenerla di un ordine inferiore non e' difficile; e' inerte (se l'ambiente ha un pH non agli eccessi), ma... dev'essere per forza di cose drogata, perche' non conduce elettricita'.
    di solito e' comunque facile drogarla o addizionarla. anche la silice in perle ha un rapporto superficie/volume(peso) molto proficuo, gia' in micron, figuriamoci se si fanno grani piu' piccoli.
    per quanto riguarda la resistenza della struttura granulare della silice, io che la uso in colonnine impaccate con granulometria da 2 micron, le riessco a sparare anche a 400-600 bar di pressione per un monte ore superiore a 5000 (oltre va' fuori le nostre specifiche, ma l'applicazione e' diversa), quindi non credo che siano cosi' tenere da sgretolarsi facilmente... ma, come ho detto, sono applicazioni diverse, e la nostra e' pura silice, non addizionata se non superficialmente.

  5. #25
    Paladino del Forum

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    Sintonizzate i vostri feed su Envia Systems: dicono di avere pronta una batteria da 400 Wh/kg!!!
    USA; We need more energy: Envia Systems’ 400 Wh/kg Li-ion cells
    Persone coinvolte:
    Kumar, Sinkula, Atul Kapadia.
    Batterie, DoD e profondità di scarica: *** Scaricare le batterie solo fino a metà prima di ricaricarle. *** Al piombo da 60 km: usata 20 km per volta durerà 60.000 km, 60 km per volta ne durerà 12.000. *** Al litio da 60 km: usata 20 km per volta durerà 120.000 km, 60 km per volta durerà 60.000 km.
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  6. #26
    Paladino del Forum

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    Il prossimo Febbraio in California, conferenza sulle batterie che si preannuncia interessante (parleranno anche delle Envia Systems):
    Session A3 - LLIBTA Symposium 2013 - AAB
    Batterie, DoD e profondità di scarica: *** Scaricare le batterie solo fino a metà prima di ricaricarle. *** Al piombo da 60 km: usata 20 km per volta durerà 60.000 km, 60 km per volta ne durerà 12.000. *** Al litio da 60 km: usata 20 km per volta durerà 120.000 km, 60 km per volta durerà 60.000 km.
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  7. #27
    Seguace

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    JJ, gironzolando ho trovato queste:
    5-25C, 100Ah, 3.2V NEB Super Caps Hybrid Super Capacitor LiFePO4 Lithium Battery
    abcora non ho fatto ricerche approfondite, ma da una rapida lettura dei dati sono affascinanti.

  8. #28
    Paladino del Forum

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    5C???
    5000 cicli??
    Eccezionali!
    Sul mio scooter ci dovrei mettere per esempio 5x20 5celle da 10Ah/3.2V/25$, per un prezzo totale di 2500$... Cribbio se è tanto! :-( 80 centesimi a Wh!
    E peserebbero 32 kg invece che 20.. :-(
    Altra seccatura è che sono in America... O non le spediscono, o la spedizione costa una fortuna.

    Pero' sono interessanti.
    Ultima modifica di nll; 03-01-2013 a 22:19 Motivo: Citazione superflua rimossa. Violazione art.3 del regolamento del forum.
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  9. #29
    Seguace

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    bhe', 5C ci arrivano anche le winston, anche a 20C, ma di picco (uno, due secondi), solo che queste sono ibride, ed avranno anche la parte capacitiva che aiuta (bisognerebe avere qualche grafico di scarica rapida per capire come).
    essendo ibride, piu' piccole sono, piu' il peso della parte capacitiva si fa' sentire.. non ho capito la dicitura "tall" e "short", ma su quelle piccole da 10Ah la differenza e' parecchia.
    poi perche' 20X5? con 20 da 100Ah non fai meglio? pesano 2,8Kg... e 5000$!!!
    acc... che prezzi!

  10. #30
    Paladino del Forum

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    Mi servono 64V/50Ah, e queste sono celle da 3,2V.
    Batterie, DoD e profondità di scarica: *** Scaricare le batterie solo fino a metà prima di ricaricarle. *** Al piombo da 60 km: usata 20 km per volta durerà 60.000 km, 60 km per volta ne durerà 12.000. *** Al litio da 60 km: usata 20 km per volta durerà 120.000 km, 60 km per volta durerà 60.000 km.
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  11. #31
    Seguace

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    Si, intendevo dire perché mettere le 10Ah in parallelo quando ci sono le 50, le 60 e le 100Ah... perché, questione di spazio?

  12. #32
    Paladino del Forum

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    Solo per questioni di praticità, così posso sparpagliarle dove voglio e creare una batteria degli Ah che voglio. :-)
    Batterie, DoD e profondità di scarica: *** Scaricare le batterie solo fino a metà prima di ricaricarle. *** Al piombo da 60 km: usata 20 km per volta durerà 60.000 km, 60 km per volta ne durerà 12.000. *** Al litio da 60 km: usata 20 km per volta durerà 120.000 km, 60 km per volta durerà 60.000 km.
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  13. #33
    Seguace

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    Quote Originariamente inviata da jumpjack Visualizza il messaggio
    4a generazione (tra 5 anni o 10? Battery500 IBM?):
    Li-Aria, Li-Zolfo, Li-Si, Li-Sn? 500 Wh/kg
    scooter: 5000Wh/10kg/80km/2000 cicli oppure 25000Wh/50kg/500km/2000 cicli ?
    auto: 80.000 Wh/160kg/400km/2000 cicli
    Hollow Carbon Nanofiber-Encapsulated Sulfur Cathodes for High Specific Capacity Rechargeable Lithium Batteries - Nano Letters (ACS Publications)

    in questo vecchio articolo si stimano 730Ah/Kg (a circa 1,7-1,8v di cella fanno 1,25KW/Kg), per "miseri" 150 cicli di carica/scarica a "soltanto" C/5.
    ora, tralasciando il fatto che si parlera' di micro batterie in condizioni di prova standard, ma con un pacco di 40Kg, ossia 50KWh, di quelle batterie un mezzo come uno scooter arriverebbe a fare 1000Km a carica, che per i 150 cicli di vita utile si traducono in piu' di 100.000Km(!), e che con i suoi C/5 soddisferebbe anche i piu' esigenti, visto che rende disponibile una potenza di 10KW continui senza nessun problema (e sul mercato non ci sono tanti scooter elettrici che possano vantare tale potenza).
    quindi a confronto delle LiYFePO4, che vantano scariche a 20C e mille mila cicli di ricarica, il dato che mi piace evidenziare e' che con un'adeguata capacita' quei parametri non hanno granche' valore (un pacco da 50KWh capace di scaricare 1000KW di potenza istantanea o che possa garantire quasi 2 milioni di Km non serve per una "normale" mobilita' cittadina).

  14. #34
    Paladino del Forum

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    Ecco a voi le B.E., Batterie Esagerate! :-)

    LINK

    Oltre 1000 cicli di carica a 190C (centonovanta!!!)
    E probabilmente con densità di energia superiore a quelle tradizionali (pero' non trovo dati di Wh/kg nella ricerca).
    Addio supercondensatori!
    Batterie, DoD e profondità di scarica: *** Scaricare le batterie solo fino a metà prima di ricaricarle. *** Al piombo da 60 km: usata 20 km per volta durerà 60.000 km, 60 km per volta ne durerà 12.000. *** Al litio da 60 km: usata 20 km per volta durerà 120.000 km, 60 km per volta durerà 60.000 km.
    -- Jumpjack --

  15. #35
    Seguace

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    cioe' in 20 secondi?!
    e si, a livello di ultra condensatori, anche se questi ne fanno 500.000/1M di cicli.
    comunque e' da vedere bene questa ricerca con i nastri di carbonio.

  16. #36
    Paladino del Forum

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    Sono già un paio di volte che sento "voci di corridoio" dire che stanno per arrivare sul mercato "batterie al litio eccezionali", ma nessuno mi ha saputo dire niente di preciso; quelle al vanadio mi sembrano ancora "giovani"... ma saranno mica invece quelle a ioni di litio a film sottile? La ricerca va avanti dal 1999, ma questa pagina del 2010 della Excellatron sembra essere promettente: scariche a 10C, oltre 1000 cicli, e un'assurda densità di energia tra 250 e 300 Wh/kg! (le LiFePo4 stanno sui 100, le LiPo sui 170). E sarebbero anche "intrinsecamente sicure" grazie all'elettrolita solido invece che liquido.
    Come dire che il mio scooter potrebbe avere una batteria di una decina di kg (invece di 20) per fare 90 km.
    Secondo questo grafico, poi, potrebbero arrivare fino a 400 Wh/kg:



    A proposito di Wh/Kg, quelle al vanadio, per le quali non ci sono dati in quella ricerca, vengono date per 220 mAh/g, contro i 170 mAh/g delle LiFePo4; visto che le LiFePo4 hanno circa 100Wh/kg, immagino che le LiV arriverebbero a 150 o giù di lì. Rispetto alle LITF (Li-Ion-Thin-Film) sembrano già vecchie! :-)
    Batterie, DoD e profondità di scarica: *** Scaricare le batterie solo fino a metà prima di ricaricarle. *** Al piombo da 60 km: usata 20 km per volta durerà 60.000 km, 60 km per volta ne durerà 12.000. *** Al litio da 60 km: usata 20 km per volta durerà 120.000 km, 60 km per volta durerà 60.000 km.
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  17. #37
    Seguace

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    dipende dal voltaggio di cella...
    sapendo la chimica redox posso calcolarlo...(non ho capito se usano la solita ossidoriduzione del vanadile)
    conta comunque che vanadio e litio hanno una elevata differenza di elettronegativita', quindi di delta V non sara' come quello delle litio, a 3-4V e percio' anche la capacita' specifica sarebbe simile.

    le redox vanadio sono su 1,3-1,4V, ossia 2,5 volte meno di una litio con comuni sali.
    il fatto e' che il litio e' un elemento leggerissimo, mentre il vanadio pesa almeno 7 volte di piu' (non contando che hanno riduzioni a valenze differenti).

  18. #38
    Paladino del Forum

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    Interessanti appuntamenti in vista:
    Knowledge Foundation (USA)
    http://www.batteriesforthefuture2013.com/program.htm (ITALIA)
    Batterie, DoD e profondità di scarica: *** Scaricare le batterie solo fino a metà prima di ricaricarle. *** Al piombo da 60 km: usata 20 km per volta durerà 60.000 km, 60 km per volta ne durerà 12.000. *** Al litio da 60 km: usata 20 km per volta durerà 120.000 km, 60 km per volta durerà 60.000 km.
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  19. #39
    Paladino del Forum

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    Batterie, DoD e profondità di scarica: *** Scaricare le batterie solo fino a metà prima di ricaricarle. *** Al piombo da 60 km: usata 20 km per volta durerà 60.000 km, 60 km per volta ne durerà 12.000. *** Al litio da 60 km: usata 20 km per volta durerà 120.000 km, 60 km per volta durerà 60.000 km.
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  20. #40
    Paladino del Forum

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    Predefinito Arrivano le batterie meglio delle LiFePO4? I Superpolimeri di Electrovaya

    Solo teoria?
    Solo per pochi?
    Solo per ditte?
    Boh, le hanno inventate a fine 2012 (però già se ne parlava nel 2012, boh?), chissà quando saranno disponibili queste Electrovaya Superpolymer MN-HP da 200 Wh/kg?!!
    Electrovaya Launches Next Generation Lithium Ion SuperPolymer(R) Cell & Battery Technology: MN-HP Series - Manufacturing Digital
    Batterie, DoD e profondità di scarica: *** Scaricare le batterie solo fino a metà prima di ricaricarle. *** Al piombo da 60 km: usata 20 km per volta durerà 60.000 km, 60 km per volta ne durerà 12.000. *** Al litio da 60 km: usata 20 km per volta durerà 120.000 km, 60 km per volta durerà 60.000 km.
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  21. RAD
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