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


Non occorre mettere il monopolio .... basta che ti tassino un tanto al kM .... e il gioco è fatto ! O pensi che rinuncino all'€ e oltre che guadagnano per ogni litro di benzina ?
 
basta che ti tassino un tanto al kM .... e il gioco è fatto ! O pensi che rinuncino all'€ e oltre che guadagnano per ogni litro di benzina ?

Invece penso che metteranno un "Conto Energia chilometrico" invece che solare, se davvero vogliono raggiungere i limiti di CO2 che si sono prefissati per il 2020 (95 g/km). Il Conto Energia per i pannelli solari non serve più a niente, i pannelli ormai costano quattro soldi (0,50 euro a W invece di 6,00 euro di quando uscì il conto energia).

Se inziassero a regalare soldi per ogni km percorso senza benzina invece che per ogni kWh prodotto, ci sarebbe anche nella mobilità elettrica l'inimmaginabile boom che ci fu per il solare, e che costrinse il governo a rimettere mano ai vari conti energia ogni 6 mesi invece che ogni 6 anni come invece avevano previsto! :spettacolo:
 
, se davvero vogliono raggiungere i limiti di CO2 che si sono prefissati per il 2020 (95 g/km).
I crucchi che di auto ne fanno tante e grosse hanno già risolto il problema i 95gr/km si raggiungeranno nel 2040. Credo che abbiano investito molto meno che per i progressi sulle batterie (la famiglia propietaria di BMW ha finanziato la Merkel con 160000€, noccioline per loro)
 
Non dimentichiamo che il litio, volendo, e` presente nell'acqua di mare... Sul mio vecchio manuale di chimica e`scritto che il tabacco, i ranuncoli ed il sambuco concentrano il litio nelle loro piante... Citando i Pitura Freska, qualche campo de " tabaco, pomodori e...m***na"?:rolleyes:
 
Cercate info sulle batterie NMC-PIL ( Li(NiMnCo)O2/Polymer Ionic Liquid), prodotte dalla SolidEnergy in associazione con la A123, c'è da sbavare! ;-)
 
... Effettivamente...!!
Grazie della dritta, bisognera` studiarsele un po' e poi magari investigare quanti litri del nostro sangue (gocce non credo proprio... ;-)) dovremo versare per possedere e godere di tali meraviglie...
Certo che, se le durate e le rese sono quelle che ho appena letto "obliquamente", la cosa e` PARECCHIO risolutiva per tutta la gamma di prodotti "fai da te"...
 
Novità dal "merit 2013" (qualunque cosa sia...):
- A maggio 2013 la Amprius commercializza le prime batterie litio-silicio; per il momento a silicio compatto, con 25% di capacità in più delle litio attuali, ma soli 150-250 cicli, entro fine anno vorrebbero immettere sul mercato quelle a nanofili di silicio, con 800-1000 cicli. Per confronto, questi erano i loro piani nel 2012. Si potrebbe quindi ipotizzare che queste nuove batterie entreranno in commercio a maggio 2014.
-Maggio 2012: la Envia sperimenta le sue batterie High Capacity Manganese Rich (HCMR) da oltre 200 Wh/kg e 600-800 cicli.
- Maggio 2012: LG e NanoSys studiano le batterie SiNANOde da 350 Wh/kg e 800 cicli. Al momento sono riusciti a ottenere 260 Wh/kg e 1000 cicli (SiNANOde/NCA).
 
in parti per milione.
per farne 1 kg ( con un rendimento di resa e purificazione 100%) dovresti lavorare una tonnellata di materiale.
in una 40Ah c'e' circa 400-500g di litio...

a dirla tutta una batteria fatta cosi' ti costerebbe quanto un pacco intero da 20KWh con litio minerario.

sinceramente, non conviene con l'uranio (contenuto in molte piu' sostanze), che costa diverse centinaia di euro al grammo, credo che convenga molto meno con il litio.
 
Le batterie a nanoparticelle di titanato di litio - nLTO per gli amici - inventate dalla Altairnano potrebbero raggiungere i 12.000 (dodicimila) cicli di ricarica. La Altairnano si è consociata a giugno 2013 con la polacca TAURON Dystrybucja S.A..

Il datasheet di una cella nLTO da 50 Ah mostra dati pazzeschi:
Capacità di 50Ah anche a 5C.
Capacità del 95% dopo 4000 cicli di carica/scarica a 2C, per un totale di 12000 cicli con DoD del 100%

In confronto a queste batterie, qualunque altra batteria sembra un giocattolo.

L'unico svantaggio è la densità energetica, praticamente pari a quella delle vecchie NiMH: 72 Wh/kg (probabilmente per via della tensione nominale molto bassa, 2,3 V).

Chissà che prezzo riusciranno a fargli avere, e se riusciranno a migliorare la densità di energia.

Con 72 Wh/kg per avere 50 km di autonomia minima garantita per sempre servirebbero 28 kg di batterie su uno scooterino "50cc" (40 Wh/km) e 42 kg su uno scooterone (60 Wh/km); il peso massimo ammissibile per una batteria estraibile è di 10 kg (di più diventerebbe troppo faticoso portarsela in giro, anche per pochi metri), 20 kg se suddivisa in due pacchi (uno per mano); una "batteria nLTO eterna" da 20 kg garantirebbe 35 km e 23 km di autonomia sui suddetti scooter.

Test della NASA del 2011 sulle batterie Panasonic da 250 Wh/kg:
http://research.jsc.nasa.gov/BiennialResearchReport/2011/99-2011-Biennial.pdf

Risultati: per carica a C/5 e scarica a C/5, C/2 e C, la capacità disponibile dopo 200 cicli è del 90%.
Invece scaricando a C e ricaricando a C, la capacità dopo 200 cicli si dimezza.

Capacità dopo 200 cicli per carica a C/5, scarica a:
C/10: 96%
C/5: 92%
C/2: 93%
C: 88%

Carica/Scarica a 1C: 42%

==========

Ecco invece le "batterie del passato": mi sono imbattuto in qualche altro documento NASA a proposito dei rover marziani Spirit e Opportunity, documenti sia di progetto (prima del lancio) che di rapporto sullo stato delle batterie.
Erano progettate per durare almeno 90 giorni o 300 cicli profondi... e stanno funzionando da 3600 giorni!!! Solo su Opportunity, perchè Spirit poverino è "affogato" nelle sabbie mobili marziane... Però dalle telemetrie è risultato che le batterie vengono scaricate al massimo per il 50%.

Le batterie sono state profotte dalla Yardney Technical Products (Lithion), Pawcatuck, CT (USA).
Sono pacchi da 8Ah nominali.

Il rapporto NASA dice:
The cells contained MCMB graphite coated over
copper as anode and lithiated nickel cobalt oxide coated over aluminum as
the cathode. The electrolyte employed was the first-generation low
temperature electrolyte developed at JPL, which contains 1 M LiPF6
dissolved in equi-proportion ternary mixture of ethylene carbonate,
dimethyl carbonate and diethyl carbonate. This chemistry showed
impressive performance characteristics for Lander/Rover applications,
including excellent calendar and cycle life, much more than required by the
rover missions, and also a wide operating temperature range of –30 to
+40°C. Cells and batteries containing this electrolyte have shown
impressive performance in Mars lander simulation tests in our laboratory.
as well as planetary orbital or Low Earth satellite applications.

Anodo in grafite MCMB placcata su rame.
Catodo in ossido litiato di nichel e cobalto su alluminio.
L'elettrolita non riesco nemmeno a leggerlo... ;-)

Tensioni di stato di carica:
50%: 3,85V
80%: 3,95V
100%: 4,15V
100+%: 4,20V

Il rapporto linkato risale al 2006, all'epoca contavano di poter far durare la missione BEN tre anni o più. :-)

Ho scritto una mail alla Yardney chiedendo se mi vendono qualche cella. :-)
 
Ultima modifica da un moderatore:
72wh/Kg al 95% DOD per 4000 cicli non sono male, jj.
le lifepo4 per autotrazione (tipo le wiston o le calb) hanno 100wh/kg, ma per fare 4000 cicli le dovresti usare a DOD inferiore al 75% (e di molto inferiore), e comunque a scariche nominali non superiori a 1C.
quindi non mi sembrano malaccio una 70ina di wh/kg a 2C.
possimo dire che ottengono un risultato analogo, e per una tecnologia appena nata non e' male (comunque vorrei vedere le curve a 2C).

per i dati nasa, indicano anche il fattore forma?
perche' se fatti su una cella grande come un bottone e' un conto, come diverso e' se fatti con una cella grande come un armadio.
purtroppo le celle non sono composte solo da materiale attivo, ma anche dal resto, che pesa ed ha le sue prestazioni tecniche (e quelle sono in AGM, e la vetroresina non e' leggerissima), e c'e' anche da dire che il comportamento e' ben diverso se scalate in dimensioni: una cella grande come un bottone puo' avere un substato in micron, in una grande come un'armadio sarebbe difficile ottenerlo... si romperebbe sotto al proprio stesso peso.

questo porta a dire che una cella, di qualsiasi tecnologia sia, dev'essere confrontata con se stessa o con celle analoghe per dimensione, peso e prestazioni.

sinceramente ho visto tanti studi sulle pile che promettevano bene nei laboratori, quando erano a dimensione francobollo, ma che deludevano quando erano in dimensioni utilizzabili per l'autotrazione (vedi, ad esempio, le celle primarie aria-alluminio, rimaste a dimensioni di pile a bottone... anche le classiche Pb hanno ottime prestazioni in dimensioni cosi' ridotte).
 
Non pensavo che batterie al piombo avrebbero mai trovato posto in un thread sulle batterie del futuro, eppure...

Ho trovato questo strano sito polacco, Akumulator ?elowy, echosonda, ?adowarki impulsowe, silniki elektryczne do ?odzi, pontony w?dkarskie - Sklep internetowy Sonar
"Strano" perchè ha batterie di tantissimi tipi diversi... tra cui anche strane batterie al piombo ad alte prestazioni, come queste:
Akumulator Deep Cycle Elecsol 70 Ah - Akumulatory w?glowe - Akumulatory - Sklep internetowy Sonar

Ho cercato Elecsol Battery su google... ed ecco un datasheet:
http://www.tayna.co.uk/product-detail/ElecsolAGMBrochure.pdf

Una batteria da 12V/105Ah pesa 24 kg: significa 52 Wh/kg!!! Per il piombo in genere siamo sui 35, arriviamo a 40 per ottime batterie, ma 52 è molto vicino ai 60 delle NiMH!!
E non è tutto:
autoscarica 1,70% al MESE (invece che 1% alla settimana)
1500 (millecinquecento) cicli di scarica all'80%!! Quanto una batteria LiFePO4!!!
Con una "piccola" differenza: queste costano 18 centesimi a wattora invece dei 60-70 del litio!!!
E' però vero che rispetto al LiFePO4 pesano il doppio.

Praticamente aggiungendo carbonio agli elettrodi hanno pressochè eliminato il problema della solfatazione: queste batterie sono garantite 7 anni!!!
 
Sulla carta si scrivono tante cose specialmente nei paesi dell'Est da cui provengono molte bufale. Hanno qualche certificazione di enti tecnici seri ?
 
Ultima modifica da un moderatore:
Bhè, di rivenditori ne hanno in tutto il mondo, a giudicare dal dépliant. Queste batterie sembrano però fatte più che altro per l'accumulo stazionario. Molti installatori attualmente lo propongono insieme agli impianti FV.

Grazie jumpjack per il grosso lavoro di "ricerca" che stai facendo.
Grazie anche a locusta per le competenze che condivide.
 
In effetti partono da tagli molto grandi, minimo 70Ah, quindi su uno scooter sono poco pratiche, ms potrebbero andar bene su minicar di poche pretese (visto che comunque il piombo non permette grandi prestazioni).
Però su alcuni forum parlano molto male della ditta, boh?
 
batterie VRLA AGM; sono le nuove batterie delle auto start&stop, capaci di grandi scariche ed elevati cicli, resistenti alle vibrazioni (grazie all'elettrolita absorbito nel panno di vetroresina);
queste sostituiscono la fibra di vetro (non leggerissima) con fibra di carbonio (che invece e' leggerissima), che ha oltretutto la qualita' di poter essere filata in filamenti di dimensioni ancora piu' piccoli, mantenendo la stessa resistenza.
di per se il carbonio, in questo caso, e' usato solo per la sua leggerezza, essendo in pratica inerte quando resinato...

le classiche VRLA AGM hanno una 40ina di Wh/Kg come capacita' specifica; con il carbonio, su grandi celle in cui la vetroresina detta il suo peso, hanno probabilmente ridotto questo di un 10-20% del peso totale, da cui l'aumento della capacita' specifica; le S6 002 (0 092 S60 020) bosch da 95Ah per 20 ore (che hanno amalgame "rinforzate" con argento e calcio, oltre che la vetroresina) pesano 26.4Kg, ottenendo un 43.3Wh/Kg; con il 20% in piu' diventa circa 52wh/Kg... (al modico prezzo di 250-270 euro).

a mio parere, se usano delle buone piastre, i dati sono veritieri quanto quelli di bosch, che di solito non dicono bufale.... ma sono comunque a 0.05C, praticamente un'inezia nel campo per l'autotrazione.
 
Che c'entra, tutte le batterie al piombo sono targate a 0.05C, quindi se i dati di targa di una batteria sono migliori di un'altra a 0.05 C, presumibilmente lo sono anche ad altri livelli di C; in generale basta considerare il 60% dei dati di targa per avere la capacità a 1C.
 
si jj, ma comunque hanno gli stessi limiti di tutte le batterie al piombo: le loro prestazioni cambiano, e sensibilmente, a seconda del livello di carica: una "piombo" puo' darti 100A costanti al 100% della carica, ma man mano che la carica scende cala anche la possibilita' di erogare ampere; al 50% della carica difficile che riesca ancora a fornirti 100A.
questo effetto non si ha su celle senza elettrolita, dove generalmente la possibilita' di erogare ampere rimane quasi costante per quasi tutta la capacita' utile.
in pratica le AGM aggiungono 3 fattori migliorativi alle piombo:
resistenza alle vibrazioni;
un leggero miglioramento in capacita' specifica gravimetrica (un buon miglioramento in quella specifica volumetrica, occupando meno spazio);
il raddoppio dei cicli massimi utili;
mantengono pero' i loro punti deboli:
incostanza di rendimento a seconda della carica e della temperatura.

queste da te indicate migliorano ancora di piu' la capacita' grravimetrica specifica, ma rimangono dei fattori che la rendono poco pratica per autortrazione (oltretutto non dev'essere economica... gia' le AGM costano dal 50 al 100% in piu' rispetto ad una classica, queste ho paura che spostano l'asticella ancora piu' in alto)...

poi ci possono essere possibili miglioramenti di questa pila:
non essendo piu' in elettrolita libero si puo' cercare di abbassare la concentrazione di ioni liberi di piombo (funzione che dovrebbe essere svolta dallo ione SO4--), addizionando agenti complessanti (EDTA, ditizone o DMSA, anche se e' da studiare un complessante a pH 1);
usare anche qui un elettrolita gelitificato, a bassa densita', in modo da ridurre la mobilita' ionica;
studiare un fattore forma delle piastre in modo da ottenere piu' superficie dell'elettrodo in rapporto al peso.
ad oggi le batteie al piombo hanno comunque una buona potenza specifica, ossia rilasciano tanti ampere in poco tempo, ma lo fanno per poco tempo in quanto la superficie dell'elettrodo deve smaltire i sali; aumentare ulteriormente la superficie dell'elettodo significa incrementrare la potenza specifica, che sembra inutile, ma se la superficie e' maggiore, a parita' di quantita' di atomi che partecipano alla reazione si ottiene uno strato di sali inferiore, piu' facilmente smaltibile.

insomma, come ho gia' detto, anche le vecchie tecnologie possono essere affinate con semplici accorgimenti e rinnovarsi del tutto (dimostrazione ne e' questa batteria che usa lana di carbonio).

PS: ultimamente sto' giocando con un agente gelatificante facile da produrre e totalmente biodegradabile... sto' alle prove fisiche, per ora... anche se non credo che regga piu' di un mese senza puzzare di marcio.
 
Batterie stampate!

Batterie stampate!

Appena vista questa notizia, mi è sembrato un uovo di Colombo: Lithium-Ion Batteries, Straight from a 3-D Printer | MIT Technology Review stampare una batteria con una stampante 3d non l'avevo ancora sentito, ma oramai ci fanno di tutto, anche le pistole funzionanti: La nuova frontiera delle stampanti 3d? Le pistole e i fucili - Corriere.it ..... chissà dove andreamo a finire. Se volete un articolo con praticamente la traduzione in italiano del primo link: MondoElettrico: Batterie al litio con stampanti 3-D
Non ci resta che attendere (come sempre) i prossimi anni, che ci diranno se questa tecnologia funziona....
 
leggiamo:
"Le batterie agli ioni di litio stampate sono piccole, un millimetro quadrato, ma sono del tutto simili alle batterie commerciali solo che la tecnologia messa in campo dalla Lewis può rendere fattibili architetture di microscala, con una precisione di 100 nanometri, ma strutturalmente sono batterie simili alle batterie molto più grandi esistenti . "
non ci alimenti nemmeno un amplifon con quelle batterie, mi dispiace.
la soluzione e' ottima nei casi in cui serve una micro cella, ma per un veicolo ci vuole una macro cella.
ritorno a sottolineare come il "fattore forma" sia una variabile importantissima.
 

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