Le batterie del futuro: Litio-Silicio, Litio-Aria, Litio-Zolfo, Grafene ...
- Autore discussione jumpjack
- Data d'inizio
@Giuseppet2016, dovresti aprire un thread apposito nella sezione cicomotori elettrici, qui sei offtopic.
Tornando in topic, Volkswagen parla di una futura auto con batteria da 101 kWh:
Volkswagen BUDD-e Update: 101 kWh Battery Provides 233 Miles Of EPA Range
Io ho calcolato che con le nuove celle Panasonic o LG di cui parlo sopra potrei avere nel mio scooter, al posto delle batterie Zem da 2880 Wh comprate nel 2011, o di quelle Ecoitalmotor da 2160Wh che ho adesso (essendo passato da LiCoO2 a LiFePo4), la bellezza di 5 kWh O PIU'!
Per l'esattezza, considerando che pagai le batterie 2000 euro, che pesavano 10+10 kg e contenevano 24+24Ah in 16 litri (oggi 8+8 kg, 18+18Ah in 16 litri), oggi potrei avere:
LG INR18650-MJ1 3500mAh - 10A:
Panasonic NCR18650B 3350mAh - 6.7A:
Per di più, penso che l'arrivo di queste nuove batterie farà presto calare parecchio il prezzo delle "vecchie" LiFePO4, che nessuno vorrà più...
Notare che "NCR" della Panasonic e "INR" della LG sono in sostanza la stessa chimica, a base di Nichel.
Tornando in topic, Volkswagen parla di una futura auto con batteria da 101 kWh:
Volkswagen BUDD-e Update: 101 kWh Battery Provides 233 Miles Of EPA Range
Io ho calcolato che con le nuove celle Panasonic o LG di cui parlo sopra potrei avere nel mio scooter, al posto delle batterie Zem da 2880 Wh comprate nel 2011, o di quelle Ecoitalmotor da 2160Wh che ho adesso (essendo passato da LiCoO2 a LiFePo4), la bellezza di 5 kWh O PIU'!
Per l'esattezza, considerando che pagai le batterie 2000 euro, che pesavano 10+10 kg e contenevano 24+24Ah in 16 litri (oggi 8+8 kg, 18+18Ah in 16 litri), oggi potrei avere:
LG INR18650-MJ1 3500mAh - 10A:
- A parità di prezzo: 5100 Wh / 85 km con l'Ecojumbo 5000 da 60 Wh/km (farei invece 113 km col vecchio scooter da 1500W e 45 Wh/km)
- A parità di peso: 5300 Wh / 88 km / 2063 Euro (117 km col vecchio scooter)
- A parità di volume: 12200 Wh/ 203 km (271 col vecchio scooter)!!! (però peserebbero 46 kg invece che 20, e costerebbero 5000 euro...)
Panasonic NCR18650B 3350mAh - 6.7A:
- A parità di prezzo: 5700 Wh / 95 km con l'Ecojumbo 5000 da 60 Wh/km (farei invece 126 km col vecchio scooter da 1500W e 45 Wh/km)
- A parità di peso: 5000 Wh / 84 km / 1771 Euro (112 km col vecchio scooter)
- A parità di volume: 11700 Wh/ 195 km (260 col vecchio scooter) (46 kg e 4110 euro)
Per di più, penso che l'arrivo di queste nuove batterie farà presto calare parecchio il prezzo delle "vecchie" LiFePO4, che nessuno vorrà più...
Notare che "NCR" della Panasonic e "INR" della LG sono in sostanza la stessa chimica, a base di Nichel.
Ultima modifica:
cristiano2B
Utente
non ho capito i chilometraggi tra parentesi del tuo vecchio scooter: sono tutti maggiori alle nuove batterie.
con le nuove batterie, diminuisci l'autonomia?
con le nuove batterie, diminuisci l'autonomia?
Sembra che anche le fantasmagoriche Valence stiano veleggiando verso prezzi ragionevoli!
http://www.amazon.com/VALENCE-LiFePO4-Lithium-Magnesium-Phosphate/dp/B014BQVVLA (40Ah/12V/480Wh a 350$, cioè 720 $/kWh)
Non mi ricordo se prima costavano 2000 euro a batteria da 12V (2700 E/kWh) o 2000 E/kWh, ma in entrambi i casi la riduzione di prezzo è notevole! (-60%)
Soprattutto considerando che sono batterie praticamente eterne (oltre 3000 cicli).
http://www.amazon.com/VALENCE-LiFePO4-Lithium-Magnesium-Phosphate/dp/B014BQVVLA (40Ah/12V/480Wh a 350$, cioè 720 $/kWh)
Non mi ricordo se prima costavano 2000 euro a batteria da 12V (2700 E/kWh) o 2000 E/kWh, ma in entrambi i casi la riduzione di prezzo è notevole! (-60%)
Soprattutto considerando che sono batterie praticamente eterne (oltre 3000 cicli).
cristiano2B
Utente
si ma sono usate
La Kokam si evolve passando a celle prismatiche NMC da 200Wh/kg:
http://kokam.com/wp-content/uploads/2016/03/SLPB-Cell-Brochure.pdf
90% DOD: 1C/1C 10000 cycle
100% DOD: 4C/4C over 4000 cycle
Ogni cella ha un suo fusibile (!)
Pare che per legge ora sia obbligatorio che i pacchi batteria per automotive abbiano un fusibile per cella.
La A123 non sta a guardare e produce ora anche pacchi batterie (ma solo per aziende):
Lithium Ion AMP20 Prismatic Energy Modules - A123 Systems
Non solo: le celle prismatiche da 20Ah della A123 ora sono da 130 Wh/kg!
E le cilindriche ANR26650 durano 3000 cicli con DoD100% a 1C sia in carica che in scarica, e "solo" 1000 cicli se caricate a 1C e scaricate a 8C!
Ho anche trovato un recente documento della A123 con le linee guida per costruire batterie con le loro celle:
Con celle prismatiche 20Ah: http://www.formula-hybrid.org/wp-content/uploads/A123_AMP20_battery_Design_guide.pdf
Con celle cilindriche: http://www.formula-hybrid.org/wp-content/uploads/A123-Pack-Design-Guide-for-Cylindrical-Cells.pdf
Alcune cose che ho letto nella seconda guida:
http://kokam.com/wp-content/uploads/2016/03/SLPB-Cell-Brochure.pdf
90% DOD: 1C/1C 10000 cycle
100% DOD: 4C/4C over 4000 cycle
Ogni cella ha un suo fusibile (!)
Pare che per legge ora sia obbligatorio che i pacchi batteria per automotive abbiano un fusibile per cella.
La A123 non sta a guardare e produce ora anche pacchi batterie (ma solo per aziende):
Lithium Ion AMP20 Prismatic Energy Modules - A123 Systems
Non solo: le celle prismatiche da 20Ah della A123 ora sono da 130 Wh/kg!
E le cilindriche ANR26650 durano 3000 cicli con DoD100% a 1C sia in carica che in scarica, e "solo" 1000 cicli se caricate a 1C e scaricate a 8C!
Ho anche trovato un recente documento della A123 con le linee guida per costruire batterie con le loro celle:
Con celle prismatiche 20Ah: http://www.formula-hybrid.org/wp-content/uploads/A123_AMP20_battery_Design_guide.pdf
Con celle cilindriche: http://www.formula-hybrid.org/wp-content/uploads/A123-Pack-Design-Guide-for-Cylindrical-Cells.pdf
Alcune cose che ho letto nella seconda guida:
- è altamente sconsigliato, praticamente vietato, saldare a stagno le celle cilindriche: bisogna usare saldature "a resistenza" o "a punti"
- è sconsigliato surriscaldare i contatti delle celle (cosa appunto necessaria per saldare a stagno, perchè il polo positivo è l'intero corpo-batteria, in alluminio)
- in caso di montaggio fisico in serie, è obbligatorio distanziare di almeno 1mm le celle, per permettere al meccanismo di sfiato (sul polo positivo) di emergenza di aprirsi
- non fissare meccanicamente le celle solo tramite le linguette di connessione, ma mediante appositi supporti
- per batterie autmotive, proteggere il pacco batterie dalle vibrazioni
- collegare come da schema fornito il BMS per evitare letture imprecise
- il bilanciamento funziona meglio se effettuato a fine carica (SoC 90%) o a fine scarica (SoC 30%) , perchè la curva di carica/scarica diventa meno piatta e quindi le letture di tensione sono più precise e affidabili, e se la batteria sta ricevendo/inviando al massimo C/2 di corrente.
- usare sistemi ridondanti per prevenire overcarica
- nella zona piatta, la curva di scarica cala di circa 1mV per punto percentuale di SoC, quindi per poter usare un voltmetro per determinare il SoC dovrebbe avere precisione di 1mV o meno (per cella). La dipendenza della tensione da una molteplicità di parametri comporta che una tensione di 3.32V su una cella potrebbe significare una SoC del 43% o del 66%.
- se una cella cade da più di 1,2 m di altezza, è da buttare
- se una cella va in cortocircuito anche solo per un attimo, buttarla
- in caso di inutilizzo prolungato, ricaricare le celle almeno ogni 4 ANNI (!!!)
Alby62
Utente
non sò se out of topic , ma è meglio caricare le batterie al litio ( per farle durare è+ a lungo )
quando sono scariche al 20% della loro capacità DOD 80%, e ricaricarle al 100%,
oppure
ricaricare quando sono al 60 - 70 % ( DOD 40-30%) e ricaricare al 100%
oppure
ricaricare BIBERONANDO quando sono al 60 - 70 % ( DOD 40-30%) e ricaricare al 80 - 90 %, E DOPO TRE- 4 DI QUESTE RICARICHE , FARE LA CARICA CON BILANCIAMENTO AL 100%
quale risulterebbe la migliore per una vita + longeva ?
grazie pe r l'eventuale risposta
quando sono scariche al 20% della loro capacità DOD 80%, e ricaricarle al 100%,
oppure
ricaricare quando sono al 60 - 70 % ( DOD 40-30%) e ricaricare al 100%
oppure
ricaricare BIBERONANDO quando sono al 60 - 70 % ( DOD 40-30%) e ricaricare al 80 - 90 %, E DOPO TRE- 4 DI QUESTE RICARICHE , FARE LA CARICA CON BILANCIAMENTO AL 100%
quale risulterebbe la migliore per una vita + longeva ?
grazie pe r l'eventuale risposta
Con le LiFePO4, con DoD La durata pù lunga la avresti scaricando con DoD
...poi ci sono anche celle esagerate che durano anche 3000 cicli con DoD al 100% e scariche da 2C (come le A123 26650 di ultima generazione), ma non potendo sapere quali celle di preciso vengono usate in una generica batteria LiFePO4, meglio tenersi sul sicuro.
...poi ci sono anche celle esagerate che durano anche 3000 cicli con DoD al 100% e scariche da 2C (come le A123 26650 di ultima generazione), ma non potendo sapere quali celle di preciso vengono usate in una generica batteria LiFePO4, meglio tenersi sul sicuro.
Alby62
Utente
grazie per l'aiuto
cristiano2B
Utente
dipende anche dall'apparecchio su cui sono montate.
Per esempio sul mio Vectrix, la fine carica è 3.50V per cella, per cui quando carichi al massimo, sei al 90/95%
Cmque su qualsiasi chimica litio è sempre meglio non scendere al di sotto del 30% di soc (70% DOD)
E sfruttare per caricare in qualsiasi occasione.
Per esempio se ho autonomia di 100km, faccio 30km e poi torno a casa sapendo che dopo poche ore, devo fare altri 30Km, nonostante l'autonomia sia sufficiente, è molto meglio ricaricare tra i due tragitti di 30km.
Inoltre molti sottovalutano un aspetto: ricaricare sempre alla minor corrente possibile.
In apparecchi che lo consentono, non ha senso caricare alla massima corrente, quando so già che non utilizzerò l'apparecchio per 3gg!
Lo caricherò alla minima corrente disponibile anche se ci volessero 2gg (tanto ne ho a disposizione 3 di giorni...)
Questa è una regola di base valida per qualsiasi specifica della batteria, indipendentemente dalle caratteristiche della batteria.
Facciamo un esempio banale per far capire:
in una moto/auto con batterie che possono essere caricate a 50A e normalmente caricano a 20A e ci mettono 8 ore a caricare il mezzo, se so già di lasciarlo in garage 3gg è perfettamente inutile caricarlo in 8 ore a 20A.
Lo caricherò a 3A e ci metterò quasi 3gg.
Mentre invece molti fanno il ragionamento: "siccome possono essere caricate a 50A e io già le sottocarico a 20A, non mi preoccupo del tempo e le carico sempre a 20A".
Sbagliato.
Le moderne litio possono assorbire grandi picchi di corrente ed essere caricate ad alte correnti, ma ciò non vuol dire che se utilizzate sempre al massimo dei limiti scritti nel loro datascheet, la loro attesa di vita rimane immutata, anzi proprio il contrario.
L'unico limite è che ad oggi sono pochi gli apparecchi che danno la possibilità di scegliere la corrente di carica.
Per esempio sul mio Vectrix, la fine carica è 3.50V per cella, per cui quando carichi al massimo, sei al 90/95%
Cmque su qualsiasi chimica litio è sempre meglio non scendere al di sotto del 30% di soc (70% DOD)
E sfruttare per caricare in qualsiasi occasione.
Per esempio se ho autonomia di 100km, faccio 30km e poi torno a casa sapendo che dopo poche ore, devo fare altri 30Km, nonostante l'autonomia sia sufficiente, è molto meglio ricaricare tra i due tragitti di 30km.
Inoltre molti sottovalutano un aspetto: ricaricare sempre alla minor corrente possibile.
In apparecchi che lo consentono, non ha senso caricare alla massima corrente, quando so già che non utilizzerò l'apparecchio per 3gg!
Lo caricherò alla minima corrente disponibile anche se ci volessero 2gg (tanto ne ho a disposizione 3 di giorni...)
Questa è una regola di base valida per qualsiasi specifica della batteria, indipendentemente dalle caratteristiche della batteria.
Facciamo un esempio banale per far capire:
in una moto/auto con batterie che possono essere caricate a 50A e normalmente caricano a 20A e ci mettono 8 ore a caricare il mezzo, se so già di lasciarlo in garage 3gg è perfettamente inutile caricarlo in 8 ore a 20A.
Lo caricherò a 3A e ci metterò quasi 3gg.
Mentre invece molti fanno il ragionamento: "siccome possono essere caricate a 50A e io già le sottocarico a 20A, non mi preoccupo del tempo e le carico sempre a 20A".
Sbagliato.
Le moderne litio possono assorbire grandi picchi di corrente ed essere caricate ad alte correnti, ma ciò non vuol dire che se utilizzate sempre al massimo dei limiti scritti nel loro datascheet, la loro attesa di vita rimane immutata, anzi proprio il contrario.
L'unico limite è che ad oggi sono pochi gli apparecchi che danno la possibilità di scegliere la corrente di carica.
Ultima modifica:
cristiano2B
Utente
Nessuna novità dall'azienda spagnola che NON vende a privati,
che dichiarava di produrre delle alluminio grafene, con capacità di 5 volte le attuali LiPo (a parità di volume e peso) e con 6000 cicli dod 80% ???
che dichiarava di produrre delle alluminio grafene, con capacità di 5 volte le attuali LiPo (a parità di volume e peso) e con 6000 cicli dod 80% ???
Si vocifera che le nuove auto da 300 km di autonomia sarebbero alimentate da batterie NMC - Nickel Manganese Cobalt:
Il problema è che sono in sperimentazione molteplici varianti, con percentuali diverse di N, M e C, quindi non è facile brevettare il tutto...
Comunque, ecco i dati di (almeno) un tipo:
>150 Wh/kg
Carica a 3C e scarica a 8C
8000 cicli all'80%
http://www.forseepower.fr/wp-conten...5-Data-Sheet-Energy-Power-NMC-System-ENG1.pdf
Le LiFePO4 delle auto attuali non superano i 90 Wh/kg e stanno intorno ai 150 km di autonomia.
Con i "classici" 150-200 kg di batterie, con le LiFePO4 si arriverebbe a 13-18 kWh (100-150 km con un'utilitaria da 120 Wh/km), mentre con NMC da 150 Wh/kg si arriverebbe a 22-30 kWh, che è per l'appunto il "taglio" delle prossime auto elettriche (anche se sono già all'orizzonte quelle da 50 kWh).
Qui c'è un confronto (del 2014) tra NCA (Nickel Cobalt oxide) , NMC (Nickel Manganese Cobalt) , LFP (LiFePO4) e LMO (Manganese Spinel), che però dà per le LFP lo strano risultato di meno di 1000 cicli:
http://tra2014.traconference.eu/papers/pdfs/TRA2014_Fpaper_17951.pdf
Secondo questi dati del 2012, invece, durano di più le LFP:
https://www.lightingglobal.org/wp-c...Issue10_Lithium-ionBattery_TechNote_final.pdf
A proposito delle differenti ricette delle NMC:
https://chargedevs.com/newswire/battery-giants-square-off-for-court-battle-over-lithium-ion-patents/
Il problema è che sono in sperimentazione molteplici varianti, con percentuali diverse di N, M e C, quindi non è facile brevettare il tutto...
Comunque, ecco i dati di (almeno) un tipo:
>150 Wh/kg
Carica a 3C e scarica a 8C
8000 cicli all'80%
http://www.forseepower.fr/wp-conten...5-Data-Sheet-Energy-Power-NMC-System-ENG1.pdf
Le LiFePO4 delle auto attuali non superano i 90 Wh/kg e stanno intorno ai 150 km di autonomia.
Con i "classici" 150-200 kg di batterie, con le LiFePO4 si arriverebbe a 13-18 kWh (100-150 km con un'utilitaria da 120 Wh/km), mentre con NMC da 150 Wh/kg si arriverebbe a 22-30 kWh, che è per l'appunto il "taglio" delle prossime auto elettriche (anche se sono già all'orizzonte quelle da 50 kWh).
Qui c'è un confronto (del 2014) tra NCA (Nickel Cobalt oxide) , NMC (Nickel Manganese Cobalt) , LFP (LiFePO4) e LMO (Manganese Spinel), che però dà per le LFP lo strano risultato di meno di 1000 cicli:
http://tra2014.traconference.eu/papers/pdfs/TRA2014_Fpaper_17951.pdf
Secondo questi dati del 2012, invece, durano di più le LFP:
https://www.lightingglobal.org/wp-c...Issue10_Lithium-ionBattery_TechNote_final.pdf
A proposito delle differenti ricette delle NMC:
http://incellint.com/wp-content/uploads/2015/06/Comparison_Common-Lithium-Technologies_.pdf
Svendita di celle Panasonic NCR18650 da 200 Wh/kg e 580 Wh/L (a detta loro, 60% in meno):
Genuine Panasonic NCR18650PF GA 10A High Drain - In Stock!
200 celle (cioè una batteria da 60V/35Ah/2100Wh (16S12P)) costerebbero 800 dollari o 710 euro (380 dollari/kWh, 337 Euro/kWh).
In teoria peserebbe 10.5 kg e avrebbe un volume di 3.6 litri ( = un paio di bottiglie d'acqua o poco più).
Ovviamente tra cablaggi, contenitore e BMS si avrebbero peso e volume leggermente superiori.
Al momento sul mio Ecojumbo ho la stessa quantità di Wh, ma in 20 kg e 16 litri (per non parlare dei 1600 euro).
Genuine Panasonic NCR18650PF GA 10A High Drain - In Stock!
200 celle (cioè una batteria da 60V/35Ah/2100Wh (16S12P)) costerebbero 800 dollari o 710 euro (380 dollari/kWh, 337 Euro/kWh).
In teoria peserebbe 10.5 kg e avrebbe un volume di 3.6 litri ( = un paio di bottiglie d'acqua o poco più).
Ovviamente tra cablaggi, contenitore e BMS si avrebbero peso e volume leggermente superiori.
Al momento sul mio Ecojumbo ho la stessa quantità di Wh, ma in 20 kg e 16 litri (per non parlare dei 1600 euro).
LG mostra una batteria per cellulare ad alta densità e a ricarica ultrarapida:
New battery tech gives 10 hours of talk time after only 5 minutes on charge
620 Wh/L, batteria da 3 Ah ricaricata al 50% in 5 minuti.
Scalando alle dimensioni di uno scooter, per caricare una batteria da 60V/30Ah/1800Wh in 5 minuti (0.083 ore) servirebbe però un caricabatterie da 11 kW... quindi dovremmo semmai accontentarci dei 620 Wh/L e usare invece una ricarica lenta. Oppure mettere un BMS cazzuto (da 200A!!), un CB altrettanto cazzuto, e una spina Mennekes!
New battery tech gives 10 hours of talk time after only 5 minutes on charge
620 Wh/L, batteria da 3 Ah ricaricata al 50% in 5 minuti.
Scalando alle dimensioni di uno scooter, per caricare una batteria da 60V/30Ah/1800Wh in 5 minuti (0.083 ore) servirebbe però un caricabatterie da 11 kW... quindi dovremmo semmai accontentarci dei 620 Wh/L e usare invece una ricarica lenta. Oppure mettere un BMS cazzuto (da 200A!!), un CB altrettanto cazzuto, e una spina Mennekes!
cristiano2B
Utente
occhio che di Panasonic 18650 contraffatte ce n'è in giro una marea...
il tuo link non si apre, saranno già fuggiti? :bye1:
il tuo link non si apre, saranno già fuggiti? :bye1:
cristiano2B
Utente
ora si è aperto.
si ma 60% sul prezzo di listino di 14.99$
il prezzo è di mercato, anzi su aliexpress si trovano anche a qualcosa in meno di 3.99$
e poi c'è sempre il problema resistenza interna: con 34 mOhm di quanto scenderà la tensione nelle accelerazioni, rispetto ai 2/3 mOhm delle LiFePo4 ???
Per tutto il resto sono fantastiche: rapporto peso potenza al TOP.
si ma 60% sul prezzo di listino di 14.99$
il prezzo è di mercato, anzi su aliexpress si trovano anche a qualcosa in meno di 3.99$
e poi c'è sempre il problema resistenza interna: con 34 mOhm di quanto scenderà la tensione nelle accelerazioni, rispetto ai 2/3 mOhm delle LiFePo4 ???
Per tutto il resto sono fantastiche: rapporto peso potenza al TOP.
Le batterie del futuro saranno un ritorno al passato?
Forse (e dico Forse) è Risolto il Problema Tecnologico del Secolo: la Pila - Rischio Calcolato | Rischio Calcolato
le batterie a litio metallico anzichè litio ionico furono inventate nel lontano 1976 ma presto abbandonate perchè sull'elettrodo di litio tendevano a svilupparsi col tempo "rametti" di litio che mettevano in corto la cella incendiandola...
Questo nuovo separatore solido dovrebbe quindi ovviare il problema. Vediamo se si trova qualche ricerca...
Forse (e dico Forse) è Risolto il Problema Tecnologico del Secolo: la Pila - Rischio Calcolato | Rischio Calcolato
le batterie a litio metallico anzichè litio ionico furono inventate nel lontano 1976 ma presto abbandonate perchè sull'elettrodo di litio tendevano a svilupparsi col tempo "rametti" di litio che mettevano in corto la cella incendiandola...
Questo nuovo separatore solido dovrebbe quindi ovviare il problema. Vediamo se si trova qualche ricerca...
http://www.nature.com/nature/outlook/batteries/pdf/batteries.pdf
gia' immagino auto con 6 batterie cilindriche da 15x40cm da 20Kg/7litri e 8kWh, per una 40ina di kW da utilizzare, circa 200Km di autonomia, e da cambiare rapidamente da un distributore, usando il classico reso a vuoto.
ma sono un sognatore...
intanto evpower sta' vendendo le LTO; per utilizzi brevi e duraturi sarebbero ottimali.
io stavo pensando ad una bici a pedalata assistita; a 4C le ricarichi in un quarto d'ora, le puoi scaricare anche a 10C; cicli elevatissimi, e paragonabili alle peggiori LiFePO4 come capacità gravimentrica (mentre la volumetrica e' molto meglio).
di buono e' che le puoi mantenere anche scariche che non si rovinano.
gia' immagino auto con 6 batterie cilindriche da 15x40cm da 20Kg/7litri e 8kWh, per una 40ina di kW da utilizzare, circa 200Km di autonomia, e da cambiare rapidamente da un distributore, usando il classico reso a vuoto.
ma sono un sognatore...
intanto evpower sta' vendendo le LTO; per utilizzi brevi e duraturi sarebbero ottimali.
io stavo pensando ad una bici a pedalata assistita; a 4C le ricarichi in un quarto d'ora, le puoi scaricare anche a 10C; cicli elevatissimi, e paragonabili alle peggiori LiFePO4 come capacità gravimentrica (mentre la volumetrica e' molto meglio).
di buono e' che le puoi mantenere anche scariche che non si rovinano.
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