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La batteria agli ioni di litio è molto apprezzata in un'ampia gamma di dispositivi elettronici domestici. Sono comuni in articoli come lettori MP3, telefoni, PDA e laptop. Similmente ad altre tecnologie, la batteria agli ioni di litio presenta un’ampia gamma di pro e contro.
I pro:
Alta densità di energia: L'elevata densità di energia è uno dei principali vantaggi della tecnologia delle batterie agli ioni di litio. Poiché le apparecchiature elettroniche come i telefoni cellulari devono funzionare più a lungo tra una ricarica e l'altra consumando comunque più energia, c'è sempre bisogno di batterie con una densità di energia molto più elevata. Oltre a ciò, esistono molte applicazioni energetiche, dagli utensili elettrici ai veicoli elettrici. La densità di potenza molto più elevata offerta dalle batterie agli ioni di litio è un netto vantaggio. I veicoli elettrici necessitano anche di una tecnologia delle batterie con un’elevata densità di energia.
Autoscarica: Un problema con molte batterie ricaricabili è la velocità di autoscarica. Le celle agli ioni di litio hanno un tasso di autoscarica molto inferiore a quello di altre celle ricaricabili come le forme Ni-Cad e NiMH. Di solito è intorno al 5% nelle prime 4 ore dopo la ricarica, ma poi scende a circa l'1 o il 2% al mese.
Manutenzione ridotta: Uno dei principali vantaggi delle batterie agli ioni di litio è che non richiedono manutenzione per garantirne le prestazioni.
Celle Ni-Cad richiedevano una scarica periodica per assicurarsi che non presentassero l'effetto memoria. Poiché ciò non influisce sulle celle agli ioni di litio, questo processo o altre procedure di manutenzione simili non sono necessarie. Allo stesso modo, le celle al piombo richiedono manutenzione, alcune richiedono il rabbocco periodico dell'acido della batteria.
Fortunatamente uno dei vantaggi delle batterie agli ioni di litio è che non è richiesta alcuna manutenzione attiva.
Voltaggio delle celle: La tensione prodotta da ciascuna cella agli ioni di litio è di circa 3,6 volt. Questo ha molti vantaggi. Essendo superiore a quello delle celle standard al nichel-cadmio, al nichel-metallo idruro e persino alle celle alcaline standard a circa 1,5 volt e al piombo-acido a circa 2 volt per cella, il voltaggio di ciascuna cella agli ioni di litio è più elevato, richiedendo meno celle in molte applicazioni della batteria. Per gli smartphone basta una sola cella e questo semplifica la gestione energetica.
Caratteristiche del carico: Le caratteristiche di carico di una cella o batteria agli ioni di litio sono ragionevolmente buone. Forniscono 3,6 volt ragionevolmente costanti per cella prima di cadere quando viene utilizzata l'ultima carica.
Nessun requisito di adescamento: alcune celle ricaricabili devono essere adescate quando ricevono la prima carica. Un vantaggio delle batterie agli ioni di litio è che non vi è alcun requisito in merito, vengono fornite funzionanti e pronte all'uso.
Varietà di tipologie disponibili: Sono disponibili diversi tipi di celle agli ioni di litio. Questo vantaggio delle batterie agli ioni di litio può significare che è possibile utilizzare la tecnologia giusta per la particolare applicazione necessaria. Alcuni tipi di batterie agli ioni di litio forniscono un'elevata densità di corrente e sono ideali per le apparecchiature elettroniche mobili di consumo. Altri sono in grado di fornire livelli di corrente molto più elevati e sono ideali per utensili elettrici e veicoli elettrici.
I contro:
Protezione richiesta: Le celle e le batterie agli ioni di litio non sono robuste come alcune altre tecnologie ricaricabili. Richiedono protezione dal sovraccarico e dalla scarica eccessiva. Oltre a ciò, è necessario che la corrente sia mantenuta entro limiti di sicurezza. Di conseguenza, uno svantaggio delle batterie agli ioni di litio è che richiedono circuiti di protezione incorporati per garantire che siano mantenute entro i limiti operativi sicuri.
Fortunatamente, con la moderna tecnologia dei circuiti integrati, questo può essere incorporato con relativa facilità nella batteria, o all'interno dell'apparecchiatura, se la batteria non è intercambiabile. L'integrazione del circuito di gestione della batteria consente l'utilizzo delle batterie agli ioni di litio senza alcuna conoscenza particolare. Possono essere lasciati in carica e, una volta che la batteria è completamente carica, il caricabatterie ne interromperà l'alimentazione.
Il circuito di protezione integrato nelle batterie agli ioni di litio monitora una serie di aspetti del loro funzionamento. Il circuito di protezione limita la tensione di picco di ciascuna cella durante la carica poiché una tensione eccessiva può danneggiare le celle. Solitamente vengono caricate in serie poiché normalmente esiste una sola connessione per una batteria e pertanto, poiché celle diverse possono richiedere livelli di carica diversi, esiste la possibilità che una cella subisca una tensione superiore a quella richiesta.
Inoltre, il circuito di protezione impedisce che la tensione della cella scenda troppo in basso durante la scarica. Anche in questo caso ciò può accadere se una cella può immagazzinare meno carica di altre nella batteria e la sua carica si esaurisce prima delle altre.
Un ulteriore aspetto del circuito di protezione è che la temperatura della cella viene monitorata per prevenire temperature estreme. La corrente massima di carica e scarica sulla maggior parte dei pacchi è limitata tra 1°C e 2°C. Detto questo, alcuni diventano un po’ caldi nelle occasioni in cui si ricarica velocemente.
Invecchiamento: Uno dei principali svantaggi delle batterie agli ioni di litio per l’elettronica di consumo è che le batterie agli ioni di litio tendono a invecchiare. Non solo dipende dall'ora o dal calendario, ma dipende anche dal numero di cicli di carica-scarica a cui è stata sottoposta la batteria. Spesso le batterie sono in grado di sopportare solo 500 – 1000 cicli di carica-scarica prima che la loro capacità diminuisca. Con lo sviluppo della tecnologia agli ioni di litio, questa cifra è in aumento, ma dopo un po' potrebbe essere necessario sostituire le batterie e questo può rappresentare un problema se sono integrate nell'apparecchiatura.
Le batterie agli ioni di litio invecchiano anche se vengono utilizzate o meno. Nonostante l'utilizzo, nella riduzione della capacità c'è anche un elemento legato al tempo. Quando è necessario conservare una tipica batteria all'ossido di litio cobalto, una batteria LCO o una cella di consumo, è necessario caricarla parzialmente, tra il 40% e il 50% circa, e conservarla in un'area fresca. La conservazione in queste condizioni contribuirà ad aumentare la durata.
Trasporti: Questo svantaggio della batteria agli ioni di litio è venuto alla ribalta negli ultimi anni. Molte compagnie aeree limitano il numero di batterie agli ioni di litio che trasportano e ciò significa che il loro trasporto è limitato alle navi.
Per i viaggiatori aerei, le batterie agli ioni di litio spesso devono essere nel bagaglio a mano, anche se con la posizione di sicurezza ciò può cambiare di volta in volta. Ma il numero di batterie potrebbe essere limitato. Eventuali batterie agli ioni di litio trasportate separatamente devono essere protette dai cortocircuiti mediante coperture protettive, ecc. Ciò è particolarmente importante nel caso di alcune delle batterie agli ioni di litio di grandi dimensioni come quelle utilizzate nei grandi power bank.
È necessario verificare prima del volo se è possibile trasportare o meno un power bank di grandi dimensioni. Purtroppo la guida non è sempre particolarmente chiara.
Costo: Uno dei principali svantaggi della batteria agli ioni di litio è il suo costo. In genere sono circa il 40% più costose da produrre rispetto alle celle al nichel-cadmio. Questo è un fattore importante se si considera il loro utilizzo in articoli di consumo prodotti in serie, dove eventuali costi aggiuntivi rappresentano un grosso problema.
Tecnologia in via di sviluppo: Sebbene le batterie agli ioni di litio siano disponibili da molti anni, alcuni possono ancora considerarla una tecnologia immatura in quanto è un’area in forte sviluppo. Questo può essere uno svantaggio in quanto la tecnologia non rimane costante. Tuttavia, poiché vengono sviluppate continuamente nuove tecnologie agli ioni di litio, può anche essere un vantaggio poiché sono disponibili soluzioni migliori.
