Basi

Come funziona una cella agli ioni di litio

Ogni cella ha due elettrodi: l’anodo (di solito grafite) e il catodo (un ossido metallico contenente litio). Tra i due si trova il separatore, che impedisce un cortocircuito; l’elettrolita lascia passare gli ioni di litio.^[1]

• Carica: gli ioni migrano dal catodo all’anodo e si inseriscono nella grafite.
• Scarica: gli ioni tornano indietro, mentre gli elettroni scorrono attraverso il circuito esterno – l’apparecchio funziona.

Le celle agli ioni di litio non hanno effetto memoria e presentano una bassa autoscarica.^[1]

Serie e parallelo: che cosa significa “10S4P”

S (serie) somma la tensione, P (parallelo) somma la capacità. Il contenuto energetico risulta da tensione × capacità.^[1]

Una batteria 10S4P ha quindi 10 gruppi di celle in serie, ciascuno con 4 celle collegate in parallelo – in totale 40 celle. Calcolare la propria struttura

Perché si sostituiscono sempre tutte le celle

Le celle invecchiano in modo diverso – perfino celle identiche nelle stesse condizioni. In una prova di laboratorio con 48 celle identiche, la dispersione dell’invecchiamento era superiore al 25 %.^[2]

Il BMS interrompe la scarica non appena il gruppo più debole raggiunge la sua tensione minima.^[3]

Per questo celle nuove e vecchie mescolate non funzionano bene insieme. In una sostituzione delle celle vengono quindi sostituite tutte le celle.

Capacità e corrente erogabile

La capacità (Ah) descrive quanta carica una cella può immagazzinare. La corrente di scarica continua ammessa (A) è una grandezza diversa e dipende dal tipo di cella e dalle condizioni di temperatura indicate nella scheda tecnica.^[4]

Più Ah non significa automaticamente più potenza del motore. Le celle nuove devono essere adatte al fabbisogno di corrente, all’elettronica esistente e al caricabatterie.

Il sistema di gestione della batteria (BMS)

Ogni batteria al litio ha bisogno di un’elettronica di protezione. Questa mantiene ogni cella nell’intervallo sicuro – ed è spesso il motivo per cui una batteria si spegne “all’improvviso”. Il BMS^[3][1]

• sorveglia la tensione di ogni gruppo di celle,
• misura temperatura e corrente,
• stima lo stato di carica (SoC) e lo stato di salute (SoH),
• bilancia i gruppi di celle (balancing)
• e interrompe il circuito al raggiungimento dei valori limite.