I pacchi batterie agli ioni di litio sono i più diffusi nel campo dell'elettronica portatile a causa delle loro ridotte dimensioni e del peso. I pacchi batterie Li-ion non hanno effetto memoria, comune in tipi di batterie più vecchi. Con una densità energetica maggiore delle batterie a base di nickel e una bassa autoscarica, i pacchi batterie Li-ion hanno rivoluzionato la progettazione dei dispositivi portatili, precedentemente limitata da dimensioni, peso e limiti di durata delle batterie.

A causa della natura più volatile del litio rispetto al nickel e della maggiore densità energetica, ogni batteria al litio viene progettata con particolare attenzione alla sicurezza, dal primo disegno fino alla produzione di massa.

La batteria agli ioni di litio è una batteria che richiede poca manutenzione, un vantaggio che la maggior parte delle altre configurazioni non possono vantare. Non hanno effetto memoria, quindi non necessitano cicli completi di scarica e ricarca per prolungarne la vita. Inoltre l'autoscarica è meno della metà rispetto alle Ni-Cd, rendendole particolarmente adatte alle moderne applicazioni. Le celle agli ioni di litio creano pochi danni durante lo smaltimento.

Nonostante i molti vantaggi, le Li-ion hanno i loro punti deboli. sono fragili e necessitano un circuito di protezione per mantenerne la sicurezza. integrato in ogni pacco, il circuito di protezione limita il pcco di tensione di ogni cella durante la carica e previene la caduta eccessiva del tensione durante la scarica. Inoltre, viene monitorata la temperatura per evitare situazioni estreme. La corrente massima in carica e scarica, nella maggior parte dei pacchi batterie, ha un limite tra 1C e 2C. Con queste precauzioni il rischio di placcatura del litio nell'anodo, causata da sovraccarica, viene virtualmente eliminata.

L'invecchiamento è un altro problema di molte batterie Li-ion. Il deterioramento della capacità può essere notato a dopo un anno, sia che la batteria sia in uso o no. La batteria può anche cessare di funzionare dopo due o tre anni. Bisogna evidenziare che anche altre configurazioni degenerano con il tempo; in particolare le Ni-MH se operano ad alte temperature. Inoltre ci sono casi in cui le batterie agli ioni di litio hanno funzionato anche 5 anni.

I produttori sviluppano continuamente la tecnologia degli ioni di litio: vengono introdotte nuove e migliorate chimiche ogni 6 mesi circa. Con un progresso così rapido è difficile dire quanto può durare una batteria.

Lo stoccaggio in luoghi freddi ne rallenta l'invecchiamento (accade anche con altri tipi di batteria). I produttori consigliano di stoccarle a 15°C (59°F). Inoltre, la batteria deve essere parzialmente carica. I produttori raccomandano il 40% di carica.

La batteria aglio ioni di litio più economica è la cilindrica 18650 (18 è il diametro mentre 650 la lunghezza in mm). Questa cella viene utilizzata per i computer portatili ed altre applicazioni che non richiedono una geometria particolarmente sottile. Se è necessario uno spessore ridotto, le celle prismatiche somo la scelta migliore. Queste celle hanno un costo maggiore, se rapportato con l'energia immagazzinata.

Vantaggi delle batterie agli ioni di litio

  • Alta densità energetica - potenziale per capacità sempre maggiori.
  • Non necessita di una carica prolungata quando è nuova. Una carica regolare è tutto ciò che serve.
  • Bassa autoscarica - L'autoscarica è meno della metà di una batteria al nickel.
  • Bassa manutenzione - Nessuna scarica periodica necessaria; non c'è effetto memoria.
  • Cele speciali posso fornire correnti particolarmente alte per applicazioni come attrezzi da lavoro elettrici.

Limiti delle batterie Li-Ion

  • Necessitano di un circuito di protezione per mantenere tensione e corrente entro i limiti di sicurezza.
  • Soggette ad invecchiamento, anche se non utilizzate - lo stoccaggio in luoghi freschi al 40%della carica ne riduce gli effetti.
  • Le restrizioni per il trasporto di grandi quantità possono renderle soggette a controlli. Questa restrizione non si applica a batterie personali (vedi ultima sezione)
  • Costase da produrre
  • Tecnologia non completamente matura - Metalli e prodotti chimici utilizzati sono soggetti a continue variazioni.

Restrizioni sulle spedizioni di batterie al 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.

Applications of Lithium-Ion Battery Packs

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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