Pacchi batterie ai polimeri di litio (Li-Poly)


Le celle ai polimeri di litio si differenziano dalle batterie convenzionali nel tipo di elettrolita utilizzato. Il progetto originale, risalente al 1970, utilizza un polimero elettrolita solido a secco. Questo elettrolita somiglia ad un film plastico che non conduce elettricità ma permette lo scambio di ioni (gli ioni sono atomi o gruppi di atomi elettricamente carichi). Il polimero elettrolita sostituisce il tradizionale separatore poroso, imbevuto di soluzione elettrolita.

La struttura ad elettrolita polimerico a secco offre vantaggi in termini di produzione, robustezza, sicurezza e spessore. Con uno spessore della singola cella misurante appena un millimetro (0,039 pollici), i progettisti possono lasciare libera la loro immaginazione in termini di forme e dimensioni.

Sfortunatamente, i polimeri di litio soffrono di bassa conduttività. La resistenza interna è troppo alta e non sono in grado di fornire la corrente necessaria ad alimentare le moderne periferiche di comunicazione e far girare il disco rigido dei computer portatili. Il riscaldamento delle celle fino ad oltre 60°C (140°F) aumente la conduttività, e ci è una necessità incompatibile con le applicazioni porta+F14tili.

Come compromesso, viene aggiunto un elettrolita gel E14. Le celle commerciali utilizzano un separatore/elettrolita preparato con la stessa membrana in polietilene o polipropilene porosi imbevuta con un polimero il quale gelifica una volta immerso nel liquido elettrolita. Quindi le celle ai polimeri di litio in commercio sono molto simili, in termini di materiali, alle loro controparti ad elettroliti liquidi.

Le celle ai polimeri di litio non hanno preso piede tanto velocemente quanto ci si aspettasse. La loro superioritàin termini di costi di produzione non è divenuta realtà. Non ci sono stati miglioramenti in termini di capacità, infatti è leggermente inferiore rispetto ad una batteria agli ioni di litio standard. Le batterie agi polimeri di litio trovano la loro applicazione dove sono necessari spessori estrememente ridotti, batterie per carte di credito ed applicazioni simili.

 

 

Vantaggi dei polimeri di litio

 

  • Spessore estremamente ridotto - si possono produrre batterie simili ad una carta di credito.
  • Flessibilità - i produttori non sono legati ai formati standard delle celle. Se è richiesta una grande produzione, ogni dimensione può essere ragionevolmente prodotta in maniera economica.
  • Leggere - gli elettroliti gel permettono di semplificare l'involucro eliminando quello metallico.
  • Sicurezza migliorata - più resistente al svoraccarico; minor rischio di perdita di elettrilita.

 

Limiti della tecnologia delle batterie ai polimeri di litio

  • Minore densità energetica e minor numero di cicli di ricarica sopportabili rispetto ad una batteria agli ioni di litio.
  • Costosa da produrre.
  • Assenza di dimensioni standard. La maggioranza delle celle vengono prodotte per mercati ad alto volume.
  • rapporto costo/energia più alto rispetto agli ioni di litio

 

Restrizioni sul contenuto di litio nei viaggi aerei

Chi viaggia in aereo chiede: "quanto litio sono autorizzato a portare a bordo in una batteria?" Noi differenziamo due tipi di batterie: litio metallo e ioni di litio.

La maggioranza delle batterie al litio metallico sono non ricaricabili e sono utilizzate nelle videocamere. I pacchi batterie agli ioni di litio sono ricaricabili e sono utilizzati nei laptoo, nei cellulari e nelle fotocamere. Entrambi i tipi di batterie possono essere portati a bordo, ma non possono eccedere i seguenti contenuti di litio:

 

  • 2 grammi per le batterie al litio metallico o leghe di litio
  • 8 grammi per le batterie agli ioni di litio
  • Le batterie agli ioni di litio oltre gli 8 grammi ma entro i 25 possono essere imbarcate nel bagaglio nella stiva se protette individualmete contro i cortocircuiti ed entro le due batterie per persona.

 

Come trovo il contenuto di una batteria agli ioni di litio?

Teoricamente non c'è litio metallico in una classica batteria agli ioni di litio. C'è comunque un contenuto di litio equivalente che deve essere considerato. per una cella agli ioni di litio viene calcolato come 0,03 volte la capacità (in apere/ora).

Esempio: una cella Li-ion da 2Ah 18650 contiene 0.6 grammid i litio. In una tipica batteria da 60 Wh per laptop con 8 celle (4 in serie e 2 in parallelo), raggiunge i 4.8 grammi. per restare sotto gli 8 grammi, la batteria più grande che si può portare è da 94Wh. Questo pacco includerebbe 12 celle da 2.2Ah. Se venissero utilizzate celle da 2.4Ah il pacco dovrebbe limitarsi a 9 celle.

 

Restrizioni sulla spedizione delle batterie agli ioni di litio

Chiunque spedisca uno stock di batterie agli ioni di litio è responsabile per il rispetto delle regole di trasporto. ciò si applica alle spedizioni nazionali ed internazionali via terra, mare ed aria.

Le batterie agli ioni di litio con contenuto equivalente di litio oltre gli 1.5 od 8 grammi per pacco batteria devono essere spedite come "classe 9 materiale pericoloso vario" ("Class 9 miscellaneous hazardous material"). La capacità delle celle ed il loro numero determina il contenuto di litio.

Fanno eccezione i pacchi contenenti meno di 8 grammi di litio a meno che la spedizione non contenga più di 24 celle o 12 pacchi batteria. In questo caso speciali contrassegni e documenti di spedizione sono richiesti. Ogni pacco deve essere contrassegnato come contenente batterie al litio.

Tutte le batterie Li-Ion devono essere testate secondo le specifiche UN 3090 indipendentemente dal contenuto di litio (UN manual of Tests and Criteria, Part III, subsection 38.3). Questa precauzione salvaguarda dalla spedizione di batterie difettose.

Le celle e le batterie devono essere separate per prevenire cortocircuiti e confezionate in contenitori resistenti.

 

Applicazioni tipichedelle batterie ai polimeri di litio

Equipaggiamento medico portatile

 

  • Pompe d'infusione
  • Sistemi raggi x portatili
  • Respiratori
  • Defibrillatori
  • Attrezzi chirurgici
  • Apparecchi per il monitoraggio dei pazienti
  • Letti e barelle motorizzati+E19
  • Elettrostimolatori

 

Electronica portatile

 

  • Stampanti portatili
  • Sistemi di misura
  • Apparecchi per raccolta dati
  • Apparecchi per la rilevazione di gas
  • Apparecchi per la registrazione di immagini

 

Sicurezza

 

  • Telecamere a visione notturna
  • Equipaggiamento di sorveglianza
  • Apparecchi per immagini termiche
  • Apparecchi indossabili per la rilevazione di gas
  • Respiratori
  • Allarmi personali

 

Equipaggiamento militare

 

  • Equipaggiamento di comunicazione portatile rinforzato
  • Computer rinforzati
  • Attrezzi da lavoro ed elettrodomestici
  • Laser e strumenti di misura
  • Equipaggiamento da costruzione/assemblaggio

 

Communicazioni

 

  • Telefoni cellulari
  • Apparecchi elettronici portatili
  • Computer portatili industriali

 

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