A cosa servono le informazioni sulla durata ciclica (Cycle Life) delle batterie al litio?

La durata ciclica è correlata alla qualità della batteria?

Come devono essere interpretati i valori della durata ciclica?

La durata ciclica nelle batterie al litio è estremamente importante. Non indica soltanto quante volte una batteria può essere caricata e scaricata, ma rappresenta anche un indicatore della sua sicurezza.

 

I produttori e i venditori di batterie al litio indicano sempre un valore di durata ciclica nelle specifiche tecniche.

Ad esempio, supponiamo che una batteria con una durata di 3.500 cicli costi 750 USD.

Dall'altra parte troviamo una batteria con una durata di 4.000 cicli che costa 1.000 USD.

A prima vista si potrebbe pensare che non valga la pena spendere 250 USD in più per soli 500 cicli aggiuntivi.

Tuttavia, ci sono aspetti molto importanti da considerare.

Innanzitutto bisogna verificare a quale livello di scarica è stato misurato il valore di 3.500 cicli della batteria da 750 USD. Potrebbe essere specificato come 3.500 cicli al 80% D.O.D.

La batteria da 1.000 USD, invece, potrebbe dichiarare 4.000 cicli al 100% D.O.D. In questo caso, la batteria apparentemente più costosa potrebbe offrire tra 6.000 e 8.000 cicli al 80% D.O.D.

In altre parole, la batteria che sembra più costosa potrebbe essere in realtà la scelta più economica nel lungo termine.

 

Se mettiamo il prezzo in secondo piano, sorge una domanda:

In che modo la durata ciclica influenza la qualità? E perché la qualità è così importante?

Vediamolo più nel dettaglio.

La struttura di una cella al litio è la seguente:

 

 

Tra anodo e catodo è presente un separatore. Il separatore permette il passaggio degli ioni di litio tra catodo e anodo, trattenendo gli elettroni e svolgendo una funzione simile a quella di un filtro.

La qualità di questi separatori è uno dei fattori più importanti che determinano la qualità della cella al litio.

Se tali separatori iniziano a deteriorarsi rapidamente — e questa è una delle principali differenze tra celle a bassa e alta durata ciclica — le due piastre tenderanno a entrare in cortocircuito.

Questo può provocare inizialmente un'autoscarica accelerata e, nei casi peggiori, incendi causati da cortocircuiti interni.

Se inoltre la batteria viene sottoposta a correnti elevate di carica e scarica, i danni possono essere molto gravi.

I separatori di scarsa qualità si deteriorano più velocemente sia ad alte che a basse temperature, riducendo ulteriormente la durata della batteria.

D'altra parte, sull'anodo, costituito da una lamina di alluminio, viene applicato uno strato di fosfato di ferro e litio (LiFePO4).

Durante il processo produttivo si presta grande attenzione affinché questo rivestimento sia uniforme e non presenti zone scoperte, nemmeno a livello micrometrico.

Questo influisce direttamente sulla capacità totale della cella.

 

Infine, uno degli elementi che determinano la durata ciclica di una cella è la tecnologia di produzione utilizzata.

Ad esempio, nella produzione di una cella prismatica LFP, una delle ultime fasi consiste nella chiusura dell'involucro in alluminio.

Questa operazione viene effettuata tramite saldatura laser e deve essere realizzata perfettamente per garantire una chiusura ermetica.

La qualità dell'alluminio utilizzato, il suo spessore, la qualità delle saldature, delle guarnizioni dei terminali e delle valvole di sicurezza sono tutti elementi che devono essere eccellenti affinché la batteria possa raggiungere una lunga durata ciclica.

Sebbene dall'esterno tutte le celle prismatiche possano sembrare identiche, analizzando più a fondo il processo produttivo e la qualità delle materie prime si comprende che la durata ciclica non è semplicemente un numero indicato su una scheda tecnica.

In sintesi:

Non è possibile sapere con certezza quando una batteria con una bassa durata ciclica inizierà a presentare problemi. Potrebbe smettere di funzionare quando meno ce lo si aspetta.

Nelle batterie di qualità inferiore la durata ciclica effettiva tende a diminuire con il passare del tempo. Ad esempio, una batteria dichiarata per 8.000 cicli potrebbe terminare la propria vita utile dopo circa 2.500 cicli anche se utilizzata soltanto 100 volte all'anno per 25 anni.

Una batteria dichiarata per 3.500 cicli, utilizzata 100 volte all'anno, potrebbe diventare inutilizzabile in meno di 10 anni oppure sviluppare un cortocircuito causando danni all'ambiente circostante.

Se l'applicazione in cui utilizzerete la batteria è importante e un eventuale guasto o cortocircuito potrebbe causarvi danni significativi, consigliamo vivamente di scegliere batterie con una lunga durata ciclica.

Consigliamo inoltre di non rinunciare a batterie in grado di supportare elevate correnti di carica e scarica.

Le batterie Orbit Lithium sono prodotte con una durata di 6.000 cicli al 95% D.O.D.

Considerando che le celle utilizzate sono di qualità e capacità A+, possiamo affermare che raggiungono circa 6.000 cicli anche al 100% D.O.D.

Il fatto che batterie utilizzate da oltre due anni mantengano ancora il 100% della loro capacità supporta questa affermazione.

La capacità di scarica a 1C rappresenta inoltre un indicatore della qualità delle celle.

Il fatto che le celle mantengano temperature normali anche durante una scarica a 1C dimostra un elevato livello di sicurezza.

Questo significa affidabilità in applicazioni come telecomunicazioni, progetti militari, imbarcazioni, sistemi UPS, carrelli elevatori e veicoli industriali come camion.

 

 

Data: 30.10.2024