Un accumulatore elettrico è un sistema per immagazzinare energia elettrica in una forma diversa. Si basa per questo su una tecnica di conversione dell'energia reversibile . Tutti i processi di conversione dell'energia sono complessi e comportano perdite.
Il rapporto tra l'energia iniziale e l'energia restituita dà l' efficienza di conversione-accumulo, che raggiunge al massimo l'80% nel caso delle dighe . Gli accumulatori che raggiungono questo valore non possono essere trasportati, il che costringe gli utenti a scendere a compromessi.
Gli accumulatori si distinguono in base alla loro tecnica:
L'energia elettrica può quindi essere immagazzinata in diversi modi.
Tenendo conto dei limiti delle tecniche di accumulo diretto di energia elettrica, la parola "accumulatore" designa principalmente il dispositivo elettrochimico ma per molto tempo le altre tre forme di accumulo sono state utilizzate per brevissime durate inferiori al secondo ( bobina , condensatore , utilizzato principalmente nella conversione e rettifica della corrente alternata ). Di recente, abbiamo assistito all'emergere di innovazioni tecniche fino a quel momento impensabili, nonché all'annuncio di nuovi usi per queste tecnologie. Ad esempio, non esistevano trapani a batteria realmente efficienti prima degli anni 80. Ora, questi nuovi dispositivi portatili autonomi hanno una densità di energia sempre crescente. Nel campo dei supercondensatori si stanno sviluppando applicazioni che oggi competono con le tecnologie convenzionali nella corsa alla densità energetica, per determinati campi di applicazione e con tempi di carica e scarica molto brevi.
La tensione o potenziale (in volt ), è un parametro importante. Determinato dall'ossidazione-riduzione della coppia redox utilizzata, è dell'ordine di pochi volt per articolo. Poiché in pratica sono richieste tensioni più elevate, tipicamente 12, 24 o anche 48 V e più, per aumentare la tensione è sufficiente collegare in serie elementi dello stesso tipo all'interno di una batteria di accumulatori . Questa è l'origine del termine "batteria" come sinonimo comune per raggruppare "accumulatore" e, in inglese, "batteria".
La carica elettrica (la quantità di elettricità immagazzinata dall'accumulatore) è espressa in Ah (o mAh : (milli) amperora ). Si misura in pratica moltiplicando una corrente costante (in ampere ) per il tempo di carica/scarica (in ore ). Tuttavia, l'unità ufficiale di carica del Sistema Internazionale di Unità (SI) è il coulomb , equivalente ad un As (ampere per un secondo): 1 Ah = 3600 C con 1 C = 1 ⁄ 3600 Ah = 0,278 mAh . Non deve essere confuso con l'energia immagazzinata (vedi sotto).
La capacità di carica elettrica, spesso chiamata capacità dell'accumulatore , è la carica elettrica che la batteria completamente carica può fornire durante un ciclo di scarica completo. Il suo valore iniziale teorico deve essere indicato dal produttore, secondo le normative vigenti (in Ah o mAh , vedi sopra). Dipende dall'intensità della scarica (secondo la legge di Peukert ) e diminuisce durante la vita dell'accumulatore. Il metodo di misura più diffuso consiste nel misurare, per una data corrente di scarica costante, il numero di ore durante le quali l'accumulatore fornisce tale corrente, con una tensione maggiore della tensione di soglia (che è, ad esempio, 0 , 9 V per un accumulatore NiMH ). La tensione a vuoto dell'accumulatore, facilmente misurabile con un voltmetro , non fornisce generalmente un'indicazione affidabile della carica residua nell'accumulatore, tranne nel caso della tecnologia agli ioni di litio .
L'energia immagazzinata nella batteria è pari alla sua carica elettrica moltiplicata per la tensione media sotto la quale questa carica si scarica. L'energia immagazzinata viene solitamente misurata in wattora (Wh), ma l'unità ufficiale (SI) è il joule .1 Wh = 3600 J = 3,6 kJ ; 1 J = 0.278 MWh .
La portata massima, o corrente di picco, di un accumulatore si misura in ampere . È generalmente specificato in ampiezza e durata ed è generalmente molto maggiore del flusso permanente consentito.
L'impedenza interna, espressa in ohm , è l'impedenza parassita che provoca una caduta di tensione durante la carica e la scarica, inducendo perdite per effetto Joule, limitando così le correnti di carica e scarica. Essendo gli accumulatori dipoli non lineari, si misura generalmente per piccole variazioni di tensione e corrente (dell'ordine di 10 mV , per la tensione). La sua misurazione richiede attrezzature specializzate. La resistenza interna, che è la parte reale dell'impedenza, è abbastanza semplice da misurare usando un voltmetro e un amperometro .
La corrente massima tollerabile durante la ricarica è indicata in ampere, ma spesso è espressa in unità di carica, cioè riferita alla capacità. L'unità di carica è il rapporto tra la corrente di carica in A e la capacità C in Ah. Un valore di 0,5 C corrispondente a 0,5 A per una capacità di 1 Ah oa 1 A per una capacità di 2 Ah , ed in entrambi i casi ad una carica di 2 ore .
L'utilizzo della batteria attraverso la carica e la successiva scarica dà luogo a perdite. Queste perdite sono caratterizzate dall'efficienza energetica, suddivisa in due termini: efficienza coulombica (corrente) ed efficienza in tensione.
Il mancato utilizzo comporta perdite di autoscarica . Questi non sono direttamente correlati alla quantità di energia immagazzinata ma alla durata dell'immagazzinamento.
La densità di massa dell'energia è una delle caratteristiche importanti di un accumulatore, che corrisponde alla quantità di energia (espressa in Wh/kg) che può restituire in relazione alla sua massa.
La densità di volume, o densità di energia , è un'altra caratteristica che può essere importante e corrisponde alla quantità di energia (espressa in Wh/m³) che può restituire in relazione al suo volume. Wh / dm³, o Wh / L, è più comunemente usato.
La densità di potenza di picco, o potenza specifica, corrisponde alla potenza massima relativa alla massa dell'accumulatore (espressa in watt per chilogrammo, W/kg). Allo stesso modo si può calcolare la potenza relativa al volume, meno utilizzato. Questa potenza specifica è soprattutto una funzione inversa della resistenza interna dell'accumulatore.
L' invecchiamento e l' usura provocano una graduale perdita di capacità della batteria nel tempo (diversi anni) e di utilizzo (diverse centinaia o migliaia di cicli di carica e scarica). Sono spesso fortemente dipendenti dalle condizioni di utilizzo (ampiezza del ciclo, temperatura di conservazione e utilizzo).
Alcuni componenti sono fabbricati secondo gli standard stabiliti dalla International Electrotechnical Commission (IEC) e dall'American National Standards Institute (ANSI). Tuttavia, molte forme fisiche sono esclusive dei produttori di batterie o corrispondono a particolari esigenze degli utenti. Questo è il caso della maggior parte delle batterie dei telefoni cellulari.
La marcatura “Ricaricabile” è obbligatoria sugli accumulatori NiMH e NiCd. Quando la marcatura è illeggibile o cancellata, sulle celle cilindriche, gli accumulatori si distinguono dalle batterie alcaline per il fatto che gli accumulatori hanno spesso un terminale superiore (+ polo) circondato da plastica, mentre le batterie alcaline hanno un terminale superiore in metallo. Conoscere questo dettaglio può aiutare a evitare errori, ma la regola non è assoluta.
La tensione nominale di un tipo di cellula di batteria piombo - acido è 2.1 V . È il dispositivo di accumulo dell'energia elettrica utilizzato per la batteria di avviamento della maggior parte degli autoveicoli a motore termico.
InvenzioneL'accumulatore al piombo fu inventato nel 1859 da Gaston Planté che osservò l' elettrolisi dell'acqua acidulata. Mentre cercava il piombo nella sua ricerca di materiali più economici del platino , notò che il suo dispositivo emetteva elettricità quando la corrente veniva interrotta; come se l' ossigeno e l' idrogeno potessero produrre l'elettricità che li ha prodotti. Gaston Planté credeva di aver inventato la cella a combustibile , ma presto si rese conto che non erano l' ossigeno e l' idrogeno a produrre la corrente, ma la modificazione chimica (ossidazione) della superficie del piombo.
Il suo apparato consisteva in due lame di piombo tenute separate da strisce isolanti. Per aumentare la superficie degli elettrodi, Gaston Planté ha arrotolato concentricamente due strisce di piombo separate da due distanziali in gomma per evitare qualsiasi contatto tra loro, il tutto contenuto in un barattolo di vetro riempito di acqua acidulata. Per ottenere una capacità di scarica significativa, scoprì che era necessario sottoporre gli elettrodi a una serie di cicli di carica/scarica che costituivano quello che chiamò "allenamento".
Vantaggi e svantaggiIl funzionamento dell'accumulatore non disperde piombo.
Il piombo è un inquinante, ma riciclare le batterie al piombo è facile. Nonostante le normative sempre più stringenti sul trasporto e il riciclaggio delle batterie, che aumentano i costi e riducono la redditività del riciclaggio, il tasso di riciclaggio delle batterie piombo-acido raggiunge i migliori risultati di recupero, con il 95% di raccolta e più il 65% di recupero in materia prima secondaria secca . Il prezzo di un chilogrammo di batterie è il doppio del prezzo di un chilogrammo di rottami metallici e permette quindi di finanziarne il riciclaggio senza dover chiedere sostegno finanziario alle autorità pubbliche o ai consumatori.
La durata e le prestazioni di una batteria al piombo dipendono fortemente dall'uso che ne viene fatto. Così, abbiamo visto batterie rinunciare al fantasma dopo soli 50 cicli, mentre altre dello stesso tipo hanno tenuto più di 500 cicli . Questa forte disparità è in parte dovuta al fatto che queste batterie sono influenzate dal tipo di ciclo di carica/scarica che viene loro imposto, sapendo che non sopportano molto male le scariche profonde. Per un uso corrente è invece sufficiente un sistema di controllo della tensione di bordo abbastanza rudimentale, ad esempio su automobili in cui la regolazione 14,4 V è incorporata nell'alternatore, montato in parallelo sulla batteria da 12 V ; limitando la tensione flottante a 2,3 V per cella , il caricabatterie può essere lasciato permanentemente collegato, la carica si limita in termini di corrente.
La tensione nominale di una cella di batteria di questo tipo è 1,2 V .
Questo tipo di accumulatore ha un effetto memoria , che richiede di essere immagazzinato in uno stato di scarica (0,6 V ). La fine della carica è caratterizzata da una variazione della tensione di carica (dv/dt) negativa. È questa soglia che viene rilevata dai caricabatterie automatici di qualità per interrompere la ricarica.
Rispetto al Ni-MH, il Ni-Cd può sopportare picchi di corrente in scarica più elevati ( dell'ordine di 100 volte ), ma la sua scarica naturale è più rapida di quella del Ni-MH.
Il cadmio è altamente inquinante .
Questo tipo di accumulatore consente un numero maggiore di cicli di carica/scarica rispetto alle batterie Li-ion o Ni-MH (maggiore durata) .
Questa coppia elettrochimica è da diversi decenni una delle più utilizzate per produrre batterie di accumulatori per alimentare dispositivi portatili.
Per la maggior parte di queste applicazioni è in fase di abbandono a favore di Ni-Mh e Li-Ion. Nonostante il notevole aumento dei prezzi del nichel negli ultimi anni, il suo mercato si mantiene nei suoi usi industriali (applicazioni aeronautiche, ferroviarie, stazionarie, dove il suo uso rimane autorizzato) per le sue prestazioni (in particolare la sua elevata potenza specifica).
La tensione nominale di una cella di batteria di questo tipo è 1,2 V . Questo tipo di accumulatore non incorpora né cadmio né piombo e quindi è poco inquinante. Inoltre, la sua energia specifica è del 40% superiore a quella del Ni-Cd e il suo effetto memoria è molto basso.
Quando la carica è veloce (corrente di carica almeno pari a C/5), la fine della carica è caratterizzata da una variazione di tensione negativa molto debole (δv/δt). Questa variazione di tensione, dell'ordine di pochi millivolt, viene rilevata da caricabatterie automatici di qualità per interrompere la carica.
Ni-Zn è una coppia conosciuta da più di 100 anni , ma che non ha potuto essere industrializzata in modo significativo, a causa di una durata di vita molto breve in numero di cicli. Questo problema è stato ora completamente risolto da una nuova tecnica per stabilizzare l'elettrodo di zinco Sviluppata in Francia tra il 1998 e il 2005.
Ni-Zn è ora un sistema di energia e potenza, con prestazioni migliori di Ni-Cd e Ni-MH. Accetta alti tassi di carica e scarica. La sua tensione nominale è 1,65 V . È un accumulatore robusto, affidabile e perfettamente sicuro , funzionante senza necessità di manutenzione (impermeabile). Non contiene metalli pesanti ed è facilmente e completamente riciclabile a fine vita.
Il suo ciclo di vita è equivalente a quello del Ni-Cd, la sua autoscarica e il suo effetto memoria sono inferiori.
La produzione di accumulatori Ni-Zn è più economica di quella di altri accumulatori alcalini (Ni-Cd e Ni-MH).
Il calo del prezzo degli accumulatori al litio, più efficienti in termini di densità energetica , numero di cicli di carica/scarica e tensione nominale (3,7 V contro 1,65 V ), fa ombra di questa tecnologia. Tuttavia, gli accumulatori nichel-zinco presentano vantaggi rispetto a quelli a base di litio. Le batterie al litio, infatti, richiedono circuiti di protezione specializzati (sovraccarico, scarica profonda e cortocircuito) e hanno una durata inferiore . Infine, il loro riciclaggio non è ancora ben gestito.
Gli accumulatori a base di litio sono una tecnica recentemente perfezionata e ancora in fase di sviluppo, che presenta un potenziale elettrochimico molto importante .
Viene fatta una distinzione tra la tecnica al litio metallico , dove l'elettrodo negativo è composto da litio metallico (materiale che pone grossi problemi di sicurezza, che limita l'utilizzo di questo materiale tal quale), e la tecnica agli ioni di litio , dove il litio rimane nel stato ionico grazie all'utilizzo di un composto di inserzione sia all'elettrodo negativo (generalmente grafite ) che all'elettrodo positivo.
Gli accumulatori agli ioni di litio sono talvolta sostituiti dalla loro variante ai polimeri di litio nota come Li-Po . Il principio elettrochimico di questo è lo stesso, ma un gel ( polimero ) congela l'elettrolita, il che rende possibile ridurre il suo contenitore a un semplice involucro di plastica flessibile. Tuttavia, poiché il polimero rallenta il movimento degli ioni, la capacità di fornire grandi correnti è ridotta, e quindi la sua potenza specifica (vedi definizione sopra) è generalmente inferiore a quella di elementi Li-Ion di pari capacità.
La durata di vita di questi accumulatori è controversa: per i prodotti molto di consumo: può essere solo da due a quattro anni dopo la produzione, indipendentemente dal numero di cicli di carica. D'altra parte, la produzione orientata al professionista a un costo molto più elevato e beneficiando di un'elettronica di gestione più avanzata consente una durata superiore a 10 anni con oltre 3.000 cicli. Ad esempio, il rover Opportunity ha una batteria ricaricabile agli ioni di litio con i suoi pannelli solari . Ha operato per più di 15 anni , nonostante il freddo intenso a -100 °C sul pianeta Marte .
Il potenziale più diffusi di cella litio - batteria agli ioni è 3,7 V .
Raccolta differenziataLe difficoltà incontrate nel riciclaggio del litio non consentono di recuperare i materiali attualmente utilizzati per un secondo utilizzo di composti chimici. Le tecniche di trattamento consentono solo di stabilizzare gli impatti pericolosi dei materiali che compongono questa tecnologia di accumulatori. Il costo del trattamento è uno dei più importanti a fine vita di tutti gli accumulatori.
Restrizione di trasportoA causa della possibilità di esplosione e combustione di questi accumulatori, sono soggetti a restrizioni nel trasporto aereo e persino a precauzioni speciali nella cabina passeggeri pressurizzata. Documenti ufficiali: Air France, OFAC, FAA.
Batterie solide agli ioni di litioNel febbraio 2018, Saft , una consociata Total specializzata in batterie ad alta tecnologia, annuncia la formazione di un'alleanza con Solvay, Manz e Siemens, per realizzare un programma di ricerca, sviluppo e industrializzazione per batterie solide agli ioni di litio. L'elettrolita solido renderà le batterie più sicure (eliminando il rischio di esplosione), più efficienti e meno costose.
Un'alleanza finanziata dal governo giapponese è stata costituita in maggio 2018accelerare lo sviluppo delle batterie solide; include produttori (Toyota, Nissan e Honda), produttori di batterie (Panasonic e GS Yuasa) e Libtec, l'ente di ricerca giapponese per le batterie agli ioni di litio. L'obiettivo è raddoppiare l'autonomia delle auto elettriche per arrivare a 800 chilometri entro il 2030, con un primo obiettivo fissato a 550 chilometri entro il 2025.
Dopo aver investito 100 milioni di euro nella start-up californiana QuantumScape, specializzata nello sviluppo di batterie solide, il gruppo Volkswagen annuncia che ha in programma la costruzione di uno stabilimento per produrre queste batterie a partire dal 2025; se l'industrializzazione della loro fabbricazione avrà successo, la produzione pilota sarà avviata nel 2022 o nel 2023.
Una start-up francese creata nel 2017, Tiamat, in collaborazione con il CEA e il CNRS, sta per industrializzare una nuova coppia chimica, la batteria agli ioni di sodio. Questo ha il vantaggio di incorporare solo materie prime diffuse, poco costose e facilmente riciclabili: sodio (componente del sale marino) per un elettrodo, alluminio per l'altro. Altri vantaggi, una durata annunciata da 4000 a 8000 cicli, ovvero da due a quattro volte superiore agli accumulatori al Litio e, soprattutto, una densità di potenza per unità di massa da due a cinque volte superiore, che consente ricariche molto veloci, compensando per le auto elettriche ibride e le auto elettriche densità di stoccaggio ancora inferiore del 40% rispetto ai migliori ioni di litio.
Una prima linea di produzione è prevista per la fine del 2020 ad Amiens.
Contrariamente a quanto riportato sulla confezione , le cosiddette batterie alcaline "non ricaricabili" possono talvolta essere parzialmente rigenerate , in determinate condizioni (non troppo scariche, non ossidate, ecc. ) e con un apposito dispositivo, fino a dieci volte a seconda sulle condizioni casi. In considerazione di questo numero limitato di cicli, le batterie alcaline non sono generalmente considerate accumulatori.
Alcuni modelli di batterie alcaline rinforzate, comunemente chiamate batterie alcaline ricaricabili, possono essere considerate come accumulatori .
Gli accumulatori magnesio-zolfo (Mg/S) (tecnologia ancora emergente nel 2019) utilizzano lo ione magnesio come portatore di carica, il magnesio-metallo come anodo e lo zolfo come catodo .
Si pone grandi speranze perché teoricamente le caratteristiche fisico-chimiche della coppia Mg / S consentono di fornire una densità di energia del 1722 Wh / kg , con una tensione di circa 1,7 V .
Dal 2015 la ricerca diventa molto attiva su questo argomento, in particolare per gli elettroliti non nucleofili, con la speranza che possano essere un'alternativa economica e sicura agli accumulatori agli ioni di litio, in particolare per i veicoli elettrici del futuro, con una maggiore quantità di energia elettrica immagazzinata. Potrebbero anche beneficiare di catodi ad alta capacità, operando opzionalmente ad alta tensione, il materiale (a base di zolfo con il boroidruro di magnesio , il borato di magnesio o il solfuro di magnesio , per esempio) consentirebbe densità di energia più elevate rispetto alle batterie agli ioni di litio. La conducibilità elettronica del catodo di zolfo può essere drogata con carbonio (composito di catodo semi-organico).
Il magnesio è infiammabile a contatto con ossigeno puro, ma ha il vantaggio di essere abbondante, atossico, non corrosivo, non si degrada a contatto con l'aria, non forma dendriti come fa le batterie al litio ricaricabili agli ioni di litio.
Il calcio risulta essere una delle alternative più economiche e meno tossiche al litio e cobalto , sostituendo le batterie agli ioni di litio utilizzate nei telefoni cellulari e in molti altri dispositivi elettronici. L'industria sta studiando prototipi di celle ad anodo di calcio che sostituiscono le celle ad anodo di litio, ma fino al 2018 mancava ancora l'elettrolita appropriato. Nel 2019 presso l' Helmholtz Institute di Ulm (Germania), Zhirong Zhao-Karger et al. riuscirono a combinare due composti di calcio e fluoro , e non solo questo materiale (un nuovo tipo di sale di calcio) si rivela un conduttore di elettricità migliore di tutti gli elettroliti di calcio conosciuti fino ad allora, ma, inoltre, lo fa con voltaggio più elevato rispetto ad altri elettroliti a base di calcio. Speriamo di essere in grado di produrre batterie economiche ed efficienti in grado di immagazzinare elettricità da fonti intermittenti (eolica e solare).
Attualmente in fase di prototipo, gli accumulatori a base di bromo saranno probabilmente riservati agli impianti fissi perché richiedono la circolazione dell'elettrolita e, inoltre, il bromo è particolarmente pericoloso.
Le coppie studiate sono: sodio- bromo, vanadio- bromo e zinco- bromo.
Una batteria redox al vanadio (o batteria al vanadio redox ) è un tipo di batteria a flusso ricaricabile che utilizza il vanadio in diversi stati di ossidazione per immagazzinare l'energia potenziale chimica.
La capacità può essere aumentata a piacimento, semplicemente utilizzando serbatoi sempre più grandi, e la batteria può essere lasciata scarica per lunghi periodi senza degradarsi. Queste batterie sono particolarmente adatte ad applicazioni che richiedono un grande accumulo, una risposta a un picco di consumo o un livellamento della produzione di fonti variabili come gli impianti solari o eolici.
Una strada per lo stoccaggio dell'energia, esplorata nel 2014 dai ricercatori dell'Università di Harvard negli Stati Uniti, è una batteria che utilizza chinoni in un bagno di acido solforico e semplici elettrodi di carbonio. I chinoni presentano una velocità di carica/scarica eccezionale: la reazione chinone – idrochinone è 1.000 volte più veloce di quella del vanadio, e il costo sarebbe modesto, pari a soli 27 $/kWh ( € 20 /kWh ), il terzo del costo del vanadio batterie.
Tecnologia batteria "metallo liquido", inventato da D r Donald Sadoway, professore al Massachusetts Institute of Technology , sviluppato dalla start-up Ambri. Ogni cella è costituita da tre strati liquidi che si separano spontaneamente: due di metalli liquidi e uno di sale fuso, che galleggiano uno sopra l'altro a causa delle differenze di densità e della loro immiscibilità . Il sistema funziona ad alta temperatura, mantenuta dall'autoriscaldamento durante la carica e la scarica. Il risultato è un sistema di stoccaggio efficiente ea basso costo, attraverso l'uso di materiali economici che abbondano nel mondo e un design che sfrutta le economie di scala inerenti all'elettro-metallurgia e alla metallurgia dell'industrializzazione convenzionale. Il processo è molto flessibile: può rispondere ai segnali di regolazione in pochi millisecondi e può immagazzinare fino a dodici ore di energia e rilasciarla lentamente. Gli elettrodi liquidi evitano le carenze delle batterie convenzionali, in particolare il calo della capacità da ciclo a ciclo, poiché gli elettrodi vengono riforniti ad ogni carica (obiettivo del 98% di capacità dopo 10.000 cicli di carica/scarica completa). Le batterie sono modulari, consentendo un adattamento su misura ai vari utilizzi; le celle sono impilate in moduli delle dimensioni di un frigorifero, collocati in un container da 40 piedi (12 metri) con una potenza di 500 kW e 2 MWh di capacità di accumulo. Ambri, creata nel 2010 con Total e Bill Gates tra i suoi azionisti, ha installato una linea di produzione pilota nell'autunno del 2013, annuncia il suo primo prototipo commerciale per il 2015, destinato a diversi clienti pilota negli Stati Uniti, e prevede di raggiungere la piena produzione da il primo impianto a fine 2016, con 130 MWh all'anno. Il mercato di riferimento è lo stoccaggio di energia elettrica, in molti punti della rete ea basso costo, per consentire l'uso massiccio di energie rinnovabili compensandone l'irregolarità.
La società australiana Graphene Manufacturing Group (GMG) ha annunciato nel maggio 2021 un accordo con l' Università del Queensland per la prototipazione del catodo della batteria agli ioni di alluminio in grafene . Per le batterie a bottone (orologi, telefoni cellulari e altri dispositivi portatili), la tecnologia al grafene agli ioni di alluminio sarebbe disponibile dal 2022 e per la mobilità elettrica nel 2024. Secondo GMG, queste batterie verrebbero ricaricate fino a 60 o più volte, 70 volte più velocemente. rispetto alle attuali celle agli ioni di litio, senza riscaldamento, e la loro durata sarebbe il doppio: 2000 cicli di ricarica/scarica. ma la densità energetica sarebbe solo di 150-160 Wh/kg contro i 250 Wh/kg per la tecnologia agli ioni di litio.
genere | Energia di massa Wh / kg |
Energia volumetrica Wh / l |
Tensione di un elemento V |
Potenza di picco W/kg |
Durata (numero di ricariche) |
Efficienza
attuale |
Efficienza
voltaggio |
Efficienza
energico |
Autoscarica in% al mese |
Stato |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Piombo - Acido | 30 - 50 | 75 - 120 | 2.25 | 700 | 400 - 800 | 5 | Produzione | |||
Ni-Fe | 20 - 60 | ? | ? | ? | ? | ~ 30 | Produzione | |||
Li-Ti | 50 - 67 | 75 - 131 | 2.4 | 3000 | 6000 | ? | Produzione | |||
Ni-Cd | 45 - 80 | 80 - 150 | 1.2 | ? | 1.500 - 2.000 | > 20 | Proibito (tossico) | |||
Ni-H 2 | 75 | 60 | 1.25 | ? | ? | ? | ? | |||
Ni-MH | 60 - 110 | 220 - 330 | 1.2 | 900 | 800 - 1.000 | > 30 | Produzione | |||
Ni-Zn | 90 | 280 | 1.60 | 1000 | 200 | > 20 | Produzione | |||
Na-S | 100 - 110 | ? | ? | ? | ? | ? | Produzione | |||
LMP | 110 | 110 | 2.6 | 320 | ? | ? | ? | |||
Li-Po | 100 - 295 | 220 - 330 | 3.7 | 250 | 200 - 300 | 2 | Produzione | |||
Na-NiCl 2 | 140 | 280 | 2.58 | 200 | 3000 | → 100 (12% / giorno) | Produzione | |||
Batteria alcalina | 80 - 160 | ? | 1,5 - 1,65 | ? | 25 - 500 | <0.3 | Produzione | |||
LFP | 120 - 140 | 190 - 250 | 3.2 | > 2.000 | 2.000 | 5 | Produzione | |||
Li-ion | 100 - 265 | 220 - 400 | 3.6 | 1.500 | 500 - 1.000 | 2 | Produzione | |||
Giglio | 400 | 200 | 2.8 | 400 | ? | <1 | Produzione | |||
Na-ione | 90 | ? | 3.6 | > 3000 | 4000 | ? | R&S | |||
Li-Ni (it) | 935 | ? | 3.49 | ? | ? | ? | ? | |||
Li-aria | 1.500 - 2.500 | ? | 3.4 | 200 | ? | ? | R&S | |||
Redox Vanadio | 10 - 20 | 15 - 25 | 1,15 - 1,55 | ? | > 10.000 cicli (10 - 20 anni) | 85 - 93% | 80 - 90% | 65 - 83% |
La batteria Li-Po (lymer) è meno efficiente di quella agli ioni di litio, è più compatta e viene prodotta utilizzando processi diversi. Pertanto, una batteria Li-Po delle stesse dimensioni di una batteria Li-ion ha una capacità maggiore. La tabella precedente fornisce il rapporto tra l'energia immagazzinata (in Wh) e la massa della batteria (in kg). Tuttavia, una batteria Li-Po è più densa di una Li-ion, da qui la differenza.