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

[carest]

Ma quelle sono batterie da modellismo... scariche a 15C sono anche poche; normalmente le li-po arrivano anche a 30C

[lucusta]

buone solo se per quei 15C ti garantiscono 2000 cicli ed una carica proporzionata, in modo da minimizzare il peso del pacco ed usarla come serbatoio.
con meno di 100Kg di pacco possono garantire 50km di percorrenza (sub-utilitaria, tipo vecchia panda, con le prestazioni di un quadriciclo pesante, ossia max 90km/h);
contando che la tratta media e' 20km, puoi andare e tornare in tranquillita' da interland a centro e, se permettessero cariche veloci a superiori a 1C, faresti una ricarica in 15 minuti (con 100kg carichi all'80%, se fai 40km li scarichi al 25-30% e dovrai ricaricare sul 50% nominale del pacco, ossia 7.5kwh per ritornare all'80%, a 1.33C, 4 volte la carica standard che dovresti usare sulle LiFePO4, caricheresti con una potenza di 20kW, quelle delle colonnine, ed in 4 ore massimo sei pronto per un'altro giro da 40-50km, con una riserva comunque di una decina di km).
sarebbe una manna per certi veicoli.
Le LiFePO4 sono pero' a 0.4 euro/wh...
un pacco da 100kg con quelle che indichi sta' a 10.000 euro, con le LiFePO4 lo paghi 6.000 (anche se peserebbe 150Kg).
a pari costo un gioco del genere non ha senso...pacco troppo sottodimensionato.

[jumpjack]

Arrivate sul mercato le batterie al grafene!
viewproduct | Turnigy Graphene Professional 16000mAh 6S 15C LiPo Pack w/5.5mm Bullet Connector

0,68 E/Wh
150 Wh/kg
15C di scarica continua

Prezzo comparabile con le LiFePO4, autonomia superiore del 50%.
Purtroppo al momento non so niente sulla longevità in termini di cicli di scarica e sul grado di sicurezza.

[lucusta]

a proposito di batterie, stavo facendo ricerche su questi argomenti:
spume metalliche (soprattutto rame e alluminio ed un ingente finanziamento d'intel ad una start-up americana)
fosforo nero ed inclusione intralamellare del litio (questa e' realmente interessante, molto piu' ghiotta del grafene);
litio alluminio-titanato florurato (o clorato)...
purtroppo non esce molto dai laboratori...

[richiurci]

bastava cercare "supervolani" per trovare questo 3d dove se ne parla, piuttosto che andare ot in un 3d che parla di batterie...

http://www.energeticambiente.it/accu...te-volani.html

[lucusta]

non lo so'.
i treni ad alta velocita' usano tecnologie a me sconosciute, ma conta che sono molto piu' tecnologici di un Airbus A380 (dovendo questi affidarsi a ritrovati tecnologici piu' sicuri), e non hanno limitazioni tecniche dovute al peso; quindi potrebbe essere.
i treni ad alta velocita' sono pero' applicazioni decisamente particolari e prodotti in serie limitata, da considerarsi alla stregua di prototipi.
considera comunque che oggi usano tutti motocarrelli elettrici capaci di utilizzzare l'energia cinetica dovuta all'immensa inerzia del mezzo come freni elettrici; non so' se, in taluni frangenti, quei motori possano essere usati anche come generatori per restituire energia alla rete.
detto questo sarebbe piu' pratico avere uno scambio diretto di energia tra' tratta locale e treno, utilizzando l'energia restituita dal treno in frenata su una stazione fissa che immagazzina l'energia per restituirla al treno in partenza; si puo' fare perche' comunque i treni hanno dei punti prestabiliti dove rallentare o fermarsi (alle stazioni, agli scambi, alle curve)...
sarebbe inutile appesantire ulteriormente il mezzo con un sistema di recupero on-board.
ecco, un sistema di monservazione dell'energia a volani, in qusta modalita' potrebbe essere efficace, ma e' una situazione molto particolare, non trovi?

[deepdark]

Corregimi se sbaglio, i volani non sono usati pure sui treni ad alta velocità?

[lucusta]

Ni, si usano cuscinetti magnetici, quasi nessuna manutenzione

il difetto dei cuscinetti magnetici e' che sono allo stesso tempo freni magnetici, andando a contrastare il momento angolare.
provato sulla mia pelle su un prototipo di pala eolica a sospensione magnetica: galleggiava, ma piu' appesantivo la pala (tangenziale), piu' frenava...
l'unica reale soluzione e' il galleggiamento tramite superconduzione, ma ti costerebbe una fortuna in azoto liquido, tanto da rendere piu' efficace il galleggiamento su coscinetto di gas proprio dovuto all'azoto liquido per "effetto pelle" (si crea un cuscino di gas tipo un hovercraft); piu' semplice un sistema di superfici idrorepellenti su cuscino di acqua.
quindi no.

PS: i cuscini manetici dei dischi fissi hanno questa scompensazione, ma e' giustamente calcolata, ed il vantaggio e' solo dovuto all'evitare di produrre micropolveri nell'involucro dovute ad usura per strisciamento, oltre che per la lubrificazione.

Neppure questo è del tutto vero, basterebbe trovare solo la stanza, vendono giù ups a volano, grandi quanto un'armadio

...di potenze minime, adatte solo per particolari e minime applicazioni.

Si stava studiando il kers a volano, non so com'è finita, potrebbe essere una gran bella batteria, nulla impendisce di fare mini volani.

...di scarsa potenza.
calcola l'energia cinetica che si avrebbe per 10kWh per 12-16h (ossia in congiunzione ad un sistema a pannelli solari), e vedrai che le potenze in gioco non sono trascurabili... una pila alcalina da 1.5V, se sprigionasse tutta la sua potenza in istanti, sarebbe in grado di tirarti su di 1 metro 1000kg (al netto dei rendimenti), e fa' si e no 3W.

100W di potenza sono tanti... non sembra ma sono proprio tanti.
per convincertene calcola la carica di una cartuccia di un proiettile, e capirai che avere KW in energia cinetica non e' cosi' sicuro.

[lucusta]

VL52E: 190 Wh/kg con scariche a "solo" 52C

a dire la verita' queste non mi sembrano al ferrofosfato; hanno 3,6V di targa, come le litio manganese...
le celle Superfosfato sono identificte dalla sigla EFe non solo E.

comunque vedere dei diagrammi di scarica a 400C e a -40°C e' impressionante...

[jumpjack]

Superbatterie (del futuro) Biosolar:
BioSolar Claims Huge Lithium-Ion Battery Technology Breakthrough -- Better Capacity, Longer Life, & Lower Costs (Reportedly) | CleanTechnica

[jumpjack]

Batterie SAFT "Super Phosphate":
http://www.houseofbatteries.com/docu...nAdvantage.pdf
VL34P: 120 Wh/kg con scariche a 500C (!!!)
oppure
VL52E: 190 Wh/kg con scariche a "solo" 52C

Tipo "U" ad alta potenza:
80% di capacità a -20°C e 100C

Vanno in fuga termica dopo 17 minuti di overcarica invece che dopo 7.

[deepdark]

Mediamente ogni settimana qualcuno ha inventato delle super batterie anche senza cambiare nulla ma solo migliorando gli anodi.... sono anni che si parla del grafene come qualcosa di miracoloso ma ancora non si è visto nulla. Tutti dichiarano prodotyi miracolosi ma alla fine servono solo ad attirare investitori.

[carest]

Vuoi vedere che alla finire il team di Bruno Scrosati (università Sapienza - Roma) è finalmente riuscito a cavarci i piedi? Le prime notizie sono di più di 5 anni fa!
Batterie cinque volte più potenti per auto elettriche e pc | Sapienza - Università di Roma

[jumpjack]

Sembra che le miracolose/misteriose batterie prossime ad entrare sul mercato, che permetterebbero di avere auto elettriche con almeno 300 km di autonomia, siano un po' meno misteriose: sarebbero quelle al litio-zolfo, che a quanto pare LG-Chem è riuscita a perfezionare per prolungarne i cicli. Se lo sarebbe infatti lasciato sfuggire il CEO della Nissan, Ghosn , parlando della prossima Leaf.

Non sono ancora sul mercato, ma dovrebbero arrivare nel 2016-2017. Finora il problema maggiore era la longevità (50-100 cicli), ma le nanotecnologie potrebbero risolvere il problema.
Le Li-S avrebbero 400-500 Wh/kg contro gli 80-120 delle batterie attuali (LiFePO4, NMC, LTO e quant'altro) o i 235 delle costosissime Panasonic montate sulla Tesla S.


Intanto ho trovato una bella raccolta di studi sui possibili miglioramenti per le Li-S:
lithium-sulfur cells cxs: Topics by National Library of Energy

[HAMMURABY]

quelli a volano non sono batterie, ma SUPERCAP o meglio Capacitori meccanici !!

[mariomaggi]

deepdark, ho toccato con mano molte decine di casi con supervolani, ne ho anche venduti, sono sempre piu' convinto che sotto i 100 kW non hanno speranze, almeno nei prossimi 10 anni.
Ora propongo accumuli con supercondensatori, ma solo per potenze rilevanti.

nulla impendisce di fare mini volani.

Lo impedisce il costo di produzione, eccessivo, data la complessita' del sistema.
Ciao
Mario

[deepdark]

i volani hanno bisogno di manutenzione accurata, essendo componentistica meccanica.

Ni, si usano cuscinetti magnetici, quasi nessuna manutenzione

visto l'enorme energia cinetica che sarebbe necessaria anche per le minime esigenze, non credo siano adatti ad un uso casalingo.

Neppure questo è del tutto vero, basterebbe trovare solo la stanza, vendono giù ups a volano, grandi quanto un'armadio

li vedo bene come regolatori in grandi impianti, ma non di piu', anche perche' si parla di apparecchiatura di alta ingegneria, mentre il vero costo delle batterie, in genere, e' essenzialmente il costo dei brevetti e ricerca; come materiale sono molto economiche; in impianti grandi, diversamente, l'economicità di un accumulatore a volano si fa' piu' marcata.

Si stava studiando il kers a volano, non so com'è finita, potrebbe essere una gran bella batteria, nulla impendisce di fare mini volani.

[lucusta]

http://tesi.cab.unipd.it/40433/1/Tesina_Caon_Nicola.pdf

una tesina interessante (soprattutto su Li-O (aria) ).

[lucusta]

i volani hanno bisogno di manutenzione accurata, essendo componentistica meccanica.
visto l'enorme energia cinetica che sarebbe necessaria anche per le minime esigenze, non credo siano adatti ad un uso casalingo.
li vedo bene come regolatori in grandi impianti, ma non di piu', anche perche' si parla di apparecchiatura di alta ingegneria, mentre il vero costo delle batterie, in genere, e' essenzialmente il costo dei brevetti e ricerca; come materiale sono molto economiche; in impianti grandi, diversamente, l'economicità di un accumulatore a volano si fa' piu' marcata.

[deepdark]

Mah...io come batterie del futuro per la casa, vedo solo quelle a volano, pochissimi contro e tantissimi pro. Per le auto si vedrà.

[lucusta]

Evpower ha annunciato le nuove celle (piccole) litio-titanate... ancora non sono in catalogo.Mentre calb ha le cam72 da 72Ah, con misura 30x135x222h; case in alluminio e 1.9kg con 125wh/kg di specifica gravimetrica. Su un sito tedesco le ho trovate a 99€.

[HAMMURABY]

Innanzi tutto, a ogni applicazione si può cercare la miglior soluzione;1) partiamo dal fatto che le smartgrid permettono un accesso del veicolo alla rete in ogni luogo e da disponibilità di potenza che ora nemmeno ci si sogna, perché il prelievo avviene da batterie stazionarie distribuite.Per il trasporto pubblico sarà una fast CHARGE alla pensilina(accumulatore), da 750V600A per 15" della fermata (tosa-abb)2) la e-on tedesca usa accu. ibridi a tre stadi, supercap-litio-zebra..Mentre in italia si punta ce escludere il litio nello stazionario; La soluzione sul tavolo è più o meno:supercap-vrb-caes o,supercaps-ferro/nichel-caes...naturalmente litio e supercap (20+2kWh per un autobus!) saranno ottime sul veicolo.Nb: ci sono supercaps erogati al litio da 30Wh/kg

[lucusta]

giusto per chi se le era perse, la winston ha tirato fuori le litio-titanate (per ora senza nessun grafico di riferimento).
Winston Energy Group Limited
vendono solo serie un po' troppo grandi per i veicoli (tradizionali); partono da 250Ah.
per ora la loro robustezza si prefigura in un aumento del 10% dei cicli vita a pari DOD.
80Wh/kg per le LYP, 63Wh/kg per le nuove LTHP;
124Wh/l per le LYP e 109Wh/l per le LTHP.
fattore di carica e di scarica identico (sia max che nominale), anche se effettivamente le titanate, teoricamente, potrebbero essere caricate a correnti maggiori.
in effetti oltre l'aumento del ciclo di vita non sembra esserci giovamento.
ed anche questo e' relativo: pesando di piu' e occupando piu' volume, alla fine un pacco LYP ha maggiore capacita' a parita' di peso o volume, quindi verrebbe stressato meno in scarica e ricarica (per la stessa energia prelevata), allungando i cicli di vita della cella (o comunque, avendo piu' carica, il minor numero di ricariche possibili portano comunque alla stessa energia storata per ciclo vita).

PS: winston ha eliminato la serie LSP litio-solfato... brevetti o inefficienza?

[jumpjack]

Questo tizio starebbe per mettere sul mercato una "nanobatteria" al silicio-grafene (SiGr) da 400 Wh/kg....
https://www.indiegogo.com/projects/j...gain/x/8807478

[lucusta]

sempre ricerca, ma comunque interessante da leggere:
aluminium-ion battery
http://ecommons.cornell.edu/bitstrea...on Battery.pdf
http://web.ornl.gov/adm/partnerships...216_ID2383.pdf

sulla seconda punterei poco, usando come elettrolita un sale derivato dal tricloruro di alluminio, usato in chimica organica come catalizzatore (una brutta bestia da maneggiare); e' un sale tertacloruroalluminato, ed alcuni di questi, con litio, si usano come elettroliti nelle chimiche litio... con acqua non ha un bell'effetto (fiammate, reazione altamente esotermica, produzione di acido cloridrico anidro, ossia il cloruro d'idrogeno gassoso, altamente tossico ed irritante....); insomma, gran parte della brutta reputazione delle litio incendiarie era dovuto a questo elettrolita in soluzione organica (tra' l'altro con solventi organici infiammabili, come l'acetonitrile o tetraidrofurano).

comunque e' buono sapere che si punta ancora sull'alluminio nelle celle secondarie; per anni e' stato confinato in quelle primarie tipo Al-aria.

un bell'articolo del perche' si punta sulla nanostrutturazione dell'elettrodo per minimizzare la differenza di volume tra' carica e scarica; differenza che porta alla destrutturazione dell'elettrodo stesso e quindi alla sua parziale inattivita' (decadenza per ciclo):
www.mdpi.com/1996-1944/2/3/1205/pdf

l'allumina ormai te la mettono in ogni salsa!

PS: i messaggi non si possono piu' modificare dopo tot tempo?
me li compattate, per favore.

[lucusta]

lo metto qua', perche' sembra essere il thread piu' aderente:
una ricerca dell'enea:

JJ, giusto per stuzzicarti un po' e distrarti da quell'ecojumbo che ti sei fatto

e per stuzzicarti meglio ti suggerisco di ricercare film sottile di LiF cresciuto su substrato di Si ... sono per gli anodi; interfaccia Litio metallico / metallo generico (alluminio o rame)

Per il PDF di prima, questa e' la probabile sintesi dell'anatase commerciale descritta.
questo il probabile elettrolita: LiPF₆

[lucusta]

Credo che comunque le litio titanate siano più facili da fare, nel senso che, leggendo la ricetta di quella ricerca, ottieni lo stadio nanocristallino direttamente dalla sintesi, evitando lavorazioni meccaniche di macinazione e raffinazione ( setacciatura).
Quano facevo esperimenti sulla cristallizzazione ( 25 anni fa, su sintesi organiche di molecole attive), era decisamente più facile ottenere megacristalli che microcristalli, figuriamoci nanocristalli... per i nostri scopi, era più utile avere un microcristallo ( meno impurezze occluse), da trasformare successivamente in macroagglomerati meccanicamente, in modo da ottenere i vantaggi di lavorabilità di n macro e di purezza di n micro, il tutto con lavorazioni meccaniche.
Sono aspetti importanti per la produzione industriale, che si riflettono sui costi di r&d e produzione, quindi sul costo finale.

[carest]

Le Toschiba Scib hanno la stessa chimica dell'Altairnano che erano presenti già nel 2007 sul Doblò della microvett; faceva solo 100km e per questo motivo erano state preferite le Kokam (litio polimeri). Queste batterie vanno bene per l'uso stazionario e hanno una lunga vita; non a caso le Scib vengono vendute solo in ambito industriale e l'Altairnano punta su grossi gruppi di stabilizzazione per reti elettriche.

[lucusta]

*** Citazione integrale rimossa. Violazione art.3 del regolamento del forum. nll ***

in effetti le "vecchie" Scib (presentate nel 2008, circa 6 anni fa' e ancora mai viste se non sotto la i-mev) hanno ben pochi watt rispetto al loro peso e volume:
76.6cm3 per 2.4v , 4.2 Ah e 150g:
67.2Wh/Kg e 131.6Wh/l
le winston da 40 hanno:
978.3cm3 per 3.2 su 40Ah e 1600g:
80Wh/Kg e 130.8Wh/l
il 16% in meno di Wh/Kg tra' lifepo4 e LTO mentre una densita' energetica volumetrica uguale.

a mio parere sono lungamente distanti dal teorico, molto piu' dello stadio di sviluppo delle ferro fosfato (che sono quello che sono da 10-12 anni, ormai).

[jumpjack]

si;
moltiplichi per il voltaggio di cella teorico

Ma i mAh/g dell'altro elettrodo non influiscono sul totale?

significa che puoi fare una batteria da 100-150Wh/Kg (la meta' di una classica litio odierna),

No, veramente le lifepo4 sono da 100 e le licoo2 da 150.

E poi io ho letto che l'elettrodo in silicio triplica il suo volume, ma se la capacità sarà 10 volte quella del po4, le batterie sarano comunque 1/3 più piccole no?

Il ritorno del litio puro nelle batterie al litio:
Charged EVs | Stanford team develops stable lithium anode

Le prime batterie al litio, se non sbaglio brevettate nel 1976, avevano un problemino: contenevano litio metallico, che con l'uso cresceva in forma di vari "ramoscelli", o dendriti, andava in corto con l'altro elettrodo, e pijava foco tutto. :-)
Così decisero di abbandonare il metallo e passare ai sali di litio.

Però ora forse hanno trovato una soluzione (v. link).
E' stato il solito Yi Cui, quello che sta lavorando alle batterie litio-silicio, che la Amprius ha già iniziato a commercializzare ad aprile 2013, e che promettono risultanti clamorosi... anche se chissà tra quanto.