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

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  • diezedi
    ha risposto
    Quest idea mi pare molto green però l heat engine che rendimento può avere?Malta - X, the Moonshot Factory

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  • richiurci
    ha risposto

    Note di Moderazione:

    Viste le polemiche e il fatto che l'argomento è OT ho eliminato i post sulle batterie ad alta tensione, perchè non attinente al 3d che parla di chimiche del futuro e non di elettrotecnica.

    Cristiano se lo ritieni opportuno apri un 3d nella sezione veicoli elettrici, o usa uno d tanti esistenti

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  • richiurci
    ha risposto
    ma non sono d'accordo!

    Alte tensioni servono ad abbassare le correnti, sia in carica che in scarica, e vabbe' questo lo sappiamo tutti... ma andare sopra i 3-400V serve solo per auto molto potenti, e comunque costringe a sviluppare tutta la componentistica ad hoc (anche i motori).

    Siamo OT comunque, la scelta di alzare la tensione di lavoro è indipendente dalla chimica scelta.

    Mi sfugge come tu faccia a dire che sia una strada facile, semplice e economica, visto anche l'esempio che porti :-)

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  • cristiano2B
    ha risposto
    Originariamente inviato da cristiano2B Visualizza il messaggio
    il 12000V di Enel è praticamente dappertutto, quindi
    864000 / 12000 = 72 ampere
    ossia si carica a 12000V con 72A (cavi da 16mq)

    una batteria da 72kWh la si compone di 3750 celle in serie di lifepo4 da 6Ah
    totale V di targa 12000V

    le Headway tengono 15C in scarica e 10C in carica
    quindi una buona cella lifepo4 da 6Ah può tenere 72A in carica.

    Ovviamente solo il circuito di carica+batteria è a 12000V con i relativi isolanti speciali.
    poi a valle c'è un DC-DC che porta la tensione della batteria a livelli più umani (tipo 500-400V) e da li si va ad un normale MC da auto che ha tipicamente quei livelli di tensione. Quindi tutti i circuiti di MC, motore, BMS, display, etc, viaggiano alle solite tensioni delle auto odierne.

    In conclusione:
    non ho scritto che è un sistema economico (però lo sarebbe se diventasse uno standard), ho solo scritto che abbiamo, oggi, la tecnologia per farlo.
    Però non interessa ai costruttori, purtroppo...
    Ecco un'altra conferma del fatto che per diminuire i tempi di ricarica, si deve innalzare la tensione.
    E' la strada più facile, semplice e economica, rassegnatevi: oggi Porsche a 800V, domani qualcun'altro a 5000V

    Nuova elettrica Porsche Taycan, ricarica da 100 km in 4 minuti - Prove e Novita - ANSA.it

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  • cristiano2B
    ha risposto
    Sperando che non sia l'ennesima illusione pubblicitaria...

    Ecco la batteria al litio del futuro, con prestazioni triplicate | QualEnergia.it

    Utilizza come elettrolita il vetro, che sembra dia risultati eclatanti. Vedremo...

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  • experimentator
    ha risposto
    Si hai ragione , non è una batteria del futuro , ma una batteria del passato che è stata molto utilizzata nel passato per mezzo secolo , che dopo è stata abbandonata .

    Quello che voglio dire io che rivedendola ora si potrebbe riesumare con le opportune modifiche chimiche fisiche e tecnologiche potrebbe competere dignitosamente con altre batterie moderne . Il campo di applicazione, per il momento secondo me, è lo storage di energia e può competere alla grande , per l'autotrazione ancora no per il momento .
    Il modello che tu vedi nella foto è sicuramente molto artigianale essendo fatto con materiale di recupero fatto da me stesso , ma potrebbe essere molto più compatto e pesare meno se costruito ad hoc .
    Quello era solo una accenno , non vale la pena aprire un 3d apposta , mi farò sentire se vi saranno novità importanti tali da considerarla una batteria del futuro come spero .
    Ciao .

    PS.
    Se leggete batterie zinco-aria per autotrazione, ho letto che non sono ricaricabili per più di 100 cicli a causa di disgregazione dell'elettrodo di zinco . Ebbene dalle prove da me condotte è vero questa cosa, ma proteggendo l'elettrodo con una semplice calza da donna in nylon , lo zinco si deposita compatto attorno al supporto non disgregandosi . Io ho ricaricato più di 100 volte e l'elettrodo è ancora intero .
    Come si vede bastano semplici accorgimenti ... se sarà la batteria del futuro si vedrà ...

    IMG_20170407_090717.jpg

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  • richiurci
    ha risposto
    scusa Zagami, forse sono un po' scettico ma al momento non mi sembra una "batteria del futuro" ma solo un esperimento molto artigianale.

    Perchè non apri un tuo 3d specifico?

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  • experimentator
    ha risposto
    Questo tipo di cella è un ibrido tra una pila daniell ed una pila alcalina ricaricabile ha 1.38 di voltaggio , un' altro tipo zinco aria 2.1 volt.

    Il problema maggiore non stà nell'elettrodo di zinco o anodo che è perfettamente ricaricabile , ma direi di più nel catodo .

    Mostro una foto di elettrodeposizione di zinco poroso all'anodo , con calza di protezione attorno all'elettrodo che consente una lunga durata compattando l'elettrodo evitando che si disgreghi .

    1495182825415.jpg

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  • lucusta
    ha risposto
    Zagami, a quanto stai come voltaggio di cella? a 2.4V o a 1.2V?

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  • lucusta
    ha risposto
    la nuova Zoe da 41kWh la dovrebbe fare da un'ora e mezza, ma devi cercare la colonnina giusta.

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  • Alby62
    ha risposto
    che stress, invece di ricercare la ricarica iper veloce , mi accontenterei di quella veloce che in un ora , ora e mezza mi ricarica di 40 kw, il tempo di un pranzetto leggero, intanto che carico, mi GODO il mio tempo , i soldi che avrei speso nella tecnologia iper veloce , me li godo in palato e tranquillità.
    invece di corrrere correre e ancora correre, di questo passo, non arriveremo mai agl'anni dei centenari sardi, quelli lo srtress manca sanno che esiste, e ne hanno viste di cose ......

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  • experimentator
    ha risposto
    NO locusta non mi hai dato il tempo di spiegare , quelli che vedi sotto non sono fanghi , o almeno quasi non lo sono . Quella è bentonite o lettiera per gatti , che funge da ponte salino tra le due soluzioni .
    In pratica le due soluzioni solo isolate elettricamente , ma sul fondo ho fatto una apertura di un paio di cm a cui ho fatto depositare del materiale inerte , come ho detto , o fango come lo vuoi chiamare tu .
    Il rendimento in effetti non è il massimo in quanto quella è l'unica via di comunicazione dei due comparti . La pila funziona , ma evidentemente non ha una ampia superficie di contatto per lo scambio ionico .
    Quella è una piccola batteria miniaturizzata. Le cellette sono ricavate da un pannello di policarbonato da 1cm , disposte in serie.
    Per quanto piccola, il led è stato acceso per oltre un mese ininterrottamente . L'ho fermato io per analizzare lo stato di consumo degli elettrodi , ma secondo i miei calcoli delle sostanze chimiche doveva durare 3 mesi .

    Naturalmente ho allo studio altre soluzioni più grosse più potenti tipo questa .

    IMG_20170522_084238.jpg

    PS . la terza semicella di colore azzurro della foto precedente post 288 ,non è bentonite ne fanghi, ma CuSO4 in eccesso per errore di travaso . La bentonite è quella sul fondo di colore marrone .

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  • lucusta
    ha risposto
    molto carino, ma, con tutti quei fanghi non credo che sia il massimo del rendimento.
    il difficile nelle fast charge a fase liquida è che la coppia ionica o produce una reazione con un sale risultate anch'esso in stato liquido (che diluisce i reagenti), o piu' probabilmente produce un sale in stato solido, che al massimo, per gravità, produce fanghi che vanno a coprire l'interfaccia di scambio; al peggio rimangono in sospensione diminuendo la mobilità dei reattivi.
    nella terza semicella hai fanghi che coprono 2/3 dell'interfaccia, diminuendo di 2/3 la potenza erogabile.
    dovresti crearti un generatore con reattore in processo continuo (sfruttando magari la diversa densità e la forza centrifuga).
    tipo questo:
    http://images.treccani.it/enc/media/...ifugazione.jpg
    oggi, comunque, si studiano reattori in continuo anche a centrigufazione ultrasonica (ma per i gas, per ora).

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  • experimentator
    ha risposto
    Originariamente inviato da cristiano2B Visualizza il messaggio
    P.S.
    le alluminio grafene non esistono sul mercato, ma le stanno sperimentando in molti:
    L'articolo risale al 2015 ed ancora siamo qui ad aspettare . La ricarica di 5 min è riferita a piccoli prototipi da laboratorio .
    Ultra-fast charging aluminum battery offers safe alternative to conventional batteries

    April 6, 2015

    Anche io ricarico in 5 min questo prototipo da laboratorio .

    IMG_20170317_181738.jpg
    File allegati

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  • lucusta
    ha risposto
    mha... da chimico posso dirti che avere cariche a C12 non è impossibile, certo... non ora.
    con 800KW di potenza in carica parliamo comunque di un pacco da 66kWh, ma....
    è possibile caricare a C5, il che porterebbe la capacità a 160kWh, tale che in 5 minuti carichi 66kWh.
    Lithium Titanate Battery
    le LTO possono essere ricaricate anche a C10, ma quelle piccole, non da autotrazione...
    hanno poi una capacità specifica di 45Wh/kg, il che porta il pacco da 160kWh a 3.5 tonnellate... non certo pratico.
    Possiamo invece guardare le LiS (Litio-Solfuro), che permetteranno 200Wh/kg, ma faranno, e non ci sono dati per capire il vero e realistico rateo di carica.

    quindi si potrebbe, ma non oggi, non domani, non dopodomani.

    Lascia un commento:


  • cristiano2B
    ha risposto
    esatto.
    il discorso era SE ci saranno, accadrà una cosa, diversamente ne accadrà un'altra.

    P.S.
    le alluminio grafene non esistono sul mercato, ma le stanno sperimentando in molti:

    LWP Technologies Ltd raises $1.6M to develop graphene related battery | ASX:LWP

    A Defect-Free Principle for Advanced Graphene Cathode of Aluminum-Ion Battery - Chen - 2017 - Advanced Materials - Wiley Online Library

    Ultra-fast charging aluminum battery offers safe alternative to conventional batteries

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  • experimentator
    ha risposto
    Originariamente inviato da cristiano2B Visualizza il messaggio
    è quella che batterie ad alto potenziale vengano realizzate con materiali poveri (per es. grafene-alluminio) .
    Stai parlando di batterie che ancora non esistono .

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  • richiurci
    ha risposto
    Sulla chimica: ovviamente se mettiamo a bordo un pacco sovradimensionato di 5 volte riusciamo a ricaricare "500km in 5min" già da tempo.

    Se invece intendiamo che (faccio il mio caso) ho un pacco di tot Wh e voglio caricarlo da circa 0 a circa 100% in 5 minuti... vuol dire 12C nominali ma in realtà anche di più, perchè a fine carica bisogna "rallentare".

    Sul discorso cavi: se ipotizzi di andare ad alte tensioni puoi usare cavi più sottili fino in ingresso al caricabatterie ma è l'unico vantaggio che hai.

    Io credo che i motori resteranno intorno alle centinaia di V (per motivi di sicurezza ma anche di disponibilità industriale) e in generale dover abbassare una tensione da 12000 a 500V provoca più perdite che, per esempio, dimezzarla o innalzarla e raddrizzarla da 230 (rete) a 500V.

    Lascia un commento:


  • cristiano2B
    ha risposto
    Originariamente inviato da serman Visualizza il messaggio
    ne spari di sentenze definitive
    mai scritto una sentenza definitiva.
    è solo un futuro possibile, l'altra ipotesi è quella che batterie ad alto potenziale vengano realizzate con materiali poveri (per es. grafene-alluminio) e tramite le solite economie di scala, abbiano un prezzo basso. In questo modo avremmo auto da 200kWh (autonomia 1000km) e la ricarica in 5min perderebbe di significato.
    Questo perchè l'utente medio facendo meno di 100km al giorno (cioè 10-15kWh) avrebbe tutto il tempo di ricaricare di notte il consumo del giorno.
    I rappresentanti, taxisti, etc. che fanno 200-300 km al giorno, sarebbero gli unici costretti a cambiare contratto Enel da 6kW e più.
    Concludendo: questa ipotesi secondo me, ha più possibilità di quella della ricarica in 5min, quindi nessuna sentenza definitiva.

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  • cristiano2B
    ha risposto
    Originariamente inviato da riccardo urciuoli Visualizza il messaggio
    [mod]
    Che esista la chimica che accetta ricariche così veloci...per ora la risposta è "ni", ci sono gli annunci poi bisogna vedere quando arriverà sul mercato, ma credo sia solo questione di tempo.
    queste sono da almeno 10 anni sul mercato e accettano 5C in carica, ci siamo già Riccardo.
    Headway 38120S 10Ah 10C LiFePO4 Cylindrical Battery Cell with Screw

    poi non riesco a capire il discorso che fai sui cavi, in che senso rientra nel discorso di "ricaricare in 5min" ?

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  • cristiano2B
    ha risposto
    Originariamente inviato da zagami Visualizza il messaggio
    ..... ricaricare in 5 min , il che al momento non è possibile .
    invece è possibile e ti ho già spiegato come, solo che nessuno lo hai mai fatto perchè non è economicamente conveniente per i costruttori

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  • richiurci
    ha risposto

    Note di Moderazione:
    basta repliche polemiche e inutili o inizio a moderare



    Cristiano nessuna discussione è sterile se porta contributi, e comunque ti stavo dando parzialmente ragione.

    E' VERO, come dici tu (se ti riferisci alla parte elettronica) che la tecnologia elettronica per ricaricare in 5 min c'è già da tempo, d'altronde concettualmente basta parallelare più caricabatterie per arrivarci.
    Ma non è vero (MIA OPINIONE) che convenga salire così tanto con la tensione in ingresso, per risparmiare sulla dimensione cavi si aumenterebbero probabilmente le perdite nei DC-DC.
    Che esista la chimica che accetta ricariche così veloci...per ora la risposta è "ni", ci sono gli annunci poi bisogna vedere quando arriverà sul mercato, ma credo sia solo questione di tempo.

    Originariamente inviato da cristiano2B Visualizza il messaggio
    Diversamente non abbiamo altre tecnologie, tipo la ricarica da liquido delle batterie, le grafene-alluminio, la fusione fredda, etc.
    Su questo sono PIENAMENTE d'accordo, aggiungo che grafene-alluminio immagino sia possibile, fusione fredda per ora resta una speranza, la ricarica liquida è teoricamente possibile ma secondo me non converrà MAI per motivi di densità di potenza e soprattutto costo infrastrutture.

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  • experimentator
    ha risposto
    Originariamente inviato da cristiano2B Visualizza il messaggio
    qualche precisazione.

    1) il mio animo è calmissimo, mi spiace solo di aver scritto male la mia tesi (visto che più di uno non ha capito) in cui si sosteneva che oggi abbiamo la tecnologia per ricaricare in 5min un'auto elettrica.
    .
    Certo hai scritto male , non si capisce se affermi che è possibile ricaricare in 5 min , il che al momento non è possibile .

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  • serman
    ha risposto
    certo che per essere uno che ammette di non essere un ingegnere ne un ricercatore ne spari di sentenze definitive tanto ....che ti costa ? non devi mica spiegare come o perché, ci pensera qualcun altro. Tu sei solo il vate che prevede il futuro....

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  • cristiano2B
    ha risposto
    Originariamente inviato da riccardo urciuoli Visualizza il messaggio

    1) Dunque.... provo a calmare gli animi..

    2) Credo invece non si faranno mai BATTERIE a 12kV, per motivi di sicurezza ma anche perchè i motori non lavorano a quelle tensioni.

    3) Se il CB fosse a bordo a 12kV ci sarebbe solo un piccolo tratto di cavo...

    4) Comunque OGGI le batterie non reggono certe velocità di ricarica, ma non c'è nessun complotto Cristiano.

    5) Credo che se e quando arriveremo ad un 40-50% di auto elettriche circolanti arriveranno anche ricariche talmente rapide da far impallidire gli attuali supercharger Tesla
    qualche precisazione.

    1) il mio animo è calmissimo, mi spiace solo di aver scritto male la mia tesi (visto che più di uno non ha capito) in cui si sosteneva che oggi abbiamo la tecnologia per ricaricare in 5min un'auto elettrica.
    Diversamente non abbiamo altre tecnologie, tipo la ricarica da liquido delle batterie, le grafene-alluminio, la fusione fredda, etc.

    2) i motori non lavorano a 12kV: tutto ciò che c'è a valle del DCDC, è alla tensione che si vuole.

    3) è quello che ho scritto io (vedi punto 2)

    4) ma quale complotto... ho sempre detto che non è conveniente per i costruttori.
    Ma perchè rifare da nuovo praticamente tutte le catene di montaggio, quando si vendono ancora bene le termiche e non c'è alcuno stato (Olanda a parte) che me lo impedisce o impedirà?

    5) ma perchè ciò?
    Perchè come ho già detto, se i costruttori fossero interessati (e nel caso che citi, lo sarebbero, visto che è un mercato mondiale del 40-50%) state pur certi che, non io, ma i laboratori di ricerca e sviluppo delle Case, tirerebbero fuori soluzioni a tutti i problemi.

    Passiamo oltre questa sterile discussione.

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  • cristiano2B
    ha risposto
    Originariamente inviato da zagami Visualizza il messaggio
    Io vedo solo un bel botto
    quelli sono i botti di capodanno....

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  • richiurci
    ha risposto
    Perchè sei un esperto circuitale? Lo ricordiamo che col passare degli anni le batterie miglioreranno sempre, quindi i 500km in 5 minuti saranno dal punto di vista "chimico" sempre meno stressanti?

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  • experimentator
    ha risposto
    Originariamente inviato da riccardo urciuoli Visualizza il messaggio
    Comunque OGGI le batterie non reggono certe velocità di ricarica, ma non c'è nessun complotto Cristiano. Credo che se e quando arriveremo ad un 40-50% di auto elettriche circolanti arriveranno anche ricariche talmente rapide da far impallidire gli attuali supercharger Tesla
    Io vedo solo un bel botto o una bella fiammata , oltre alla resa energetica da ricarica scendere paurosamente .

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  • richiurci
    ha risposto
    Dunque.... provo a calmare gli animi..

    Con qualche inesattezza il discorso di Cristiano è esatto, mentre Zagami continui a sognare batterie a ricarica liquida che sembrano superate ancora prima di nascere, credo (non sono un chimico) che avranno densità di potenza sempre inferiori a altre tenologie (come il grafene o chissà che) e soprattutto richiederebbero infrastrutture che ad oggi non esistono.

    Riguardo la ricarica in 5min, la potenza di 800kW non credo sarebbe un problema. Immaginando un ipotetico distributore la potenza disponibile verrà usata su meno auto contemporaneamente, tutto qui.

    Credo invece non si faranno mai BATTERIE a 12kV, per motivi di sicurezza ma anche perchè i motori non lavorano a quelle tensioni.
    MA... ipoteticamente si potrebbe pensare (forse è già così) di usare un CB che abbia IN INGRESSO tensione elevata, per usare cavi più sottili.
    In questo modo i cavi "grossi" resterebbero solo tra CB e pacco batteria.

    Se il CB fosse nella stazione di ricarica il "tubo" della pompa resterebbe grosso e poco pratico, ma con potenze così elevate si dovrebbe passare comunque ad una connessione meno "manuale"

    Se il CB fosse a bordo a 12kV ci sarebbe solo un piccolo tratto di cavo...

    Comunque OGGI le batterie non reggono certe velocità di ricarica, ma non c'è nessun complotto Cristiano. Credo che se e quando arriveremo ad un 40-50% di auto elettriche circolanti arriveranno anche ricariche talmente rapide da far impallidire gli attuali supercharger Tesla

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  • cristiano2B
    ha risposto
    Originariamente inviato da serman Visualizza il messaggio
    svicolando le nostre osservazioni senza entrare mai nel merito.
    Ma io non sono un ingegnere elettrico o un ricercatore!!!
    abbiamo estratto idrogeno dalle alghe, creato una vernice fotovoltaica, istallato una batteria tampone per una intera città degli USA e non siamo in grado di isolare elettricamente da alte tensioni un'auto o dissipare il grande calore delle ricariche?
    Finiamo sta polemica sterile e inutile.

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