Ioni di litio vs. Ferro litio: Differenze e vantaggi

Non è sempre facile inserire nuove batterie quando si utilizzano fonti di alimentazione per far funzionare i componenti incorporati. Batterie in grado di immagazzinare una notevole quantità di energia, sono abbastanza leggeri da poter essere trasportati o spostati, e sono sicuri per l'utente sono necessari per le tecnologie più recenti come gli smartphone, veicoli elettrici, e utensili elettrici portatili. Tutti questi vantaggi sono forniti dalle batterie al litio per dispositivi mobili, automobili, dispositivi medici, e persino lo stoccaggio dell’energia in rete.

Chimica combinata degli ioni di litio e del litio-ferro

I tassi C controllano la velocità con cui una batteria si carica e si scarica. È comune descrivere la capacità di una batteria come 1C, il che suggerisce che una batteria completamente carica con una potenza di 1 Ah dovrebbe essere in grado di fornire 1 A per un'ora. La stessa batteria dovrebbe fornire 500 mA per due ore con una scarica di 0,5°C, e 2C per 30 minuti con una scarica a 2°C.

Ioni di litio

Batterie agli ioni di litio può avere un catodo di ossido di litio manganese o di biossido di litio cobalto perché entrambi contengono un anodo di grafite. Ha una tensione nominale di 3,6 V e 150–200 wattora di energia specifica per chilogrammo. La batteria può subire danni considerevoli a causa di cariche più elevate, quindi la velocità di addebito è limitata a 0,7°C - 1,0°C. 1C è la velocità di scarica degli ioni di litio.

Fosfato di ferro al litio (LifePo4)

La grafite funge da anodo mentre il fosfato di ferro funge da catodo nel fosfato di litio e ferro. Presenta una tensione nominale di 3,20 V o 3,30 V e 90/120 wattora di energia specifica per chilogrammo. Il fosfato di litio e ferro ha una velocità di carica di 1°C e una velocità di scarica da 1°C a 25°C.

Quali sono le variazioni nei livelli di energia?

Il contenuto energetico degli ioni di litio e del fosfato di litio-ferro differisce in modo significativo. Rispetto al litio ferro fosfato, che ha una densità energetica di 90–120 Wh/kg, gli ioni di litio sono maggiori di 150–200 Wh/kg. Perciò, Gli ioni di litio sono in genere il materiale preferito per i dispositivi elettronici che consumano molta energia e scaricano rapidamente le batterie.

Tuttavia, rispetto agli ioni di litio, Il fosfato di litio e ferro ha una velocità di scarico più elevata. Le batterie al litio ferro fosfato producono scariche di tensione eccezionali a temperature superiori a 25°C. Anche se la capacità è diminuita, la batteria al litio ferro fosfato non viene danneggiata in modo significativo dalla velocità di scarica.

Variazioni nei cicli di vita

Con lieve deterioramento, queste batterie possono resistere a temperature estreme. Hanno una lunga vita, rendendoli adatti per sistemi embedded o applicazioni di lunga durata senza ricarica.

La maggiore densità energetica degli ioni di litio lo rende più instabile, soprattutto in situazioni con temperature di esercizio più elevate. La sua durata varia da 500 A 1,000 cicli poiché i componenti di lavoro’ o elettronica’ le temperature di esercizio potrebbero avere effetti negativi.

Vantaggi della conservazione a lungo termine

È fondamentale scegliere una chimica per le batterie inutilizzate che non perda la carica per periodi di tempo prolungati. Invece, la batteria dovrebbe funzionare quasi altrettanto bene quando è carica che quando è in uso da più di un anno. Per la conservazione a lungo termine, gli ioni di litio e il fosfato di litio ferro sono entrambe opzioni eccellenti. Grazie alla sua durata di conservazione di 350 giorni, il fosfato di litio ferro può essere conservato per periodi di tempo prolungati. Le batterie agli ioni di litio hanno una durata di conservazione di 300 giorni.

Vantaggi del litio ferro fosfato per la sicurezza

I produttori di diversi settori utilizzano il fosfato di litio e ferro per applicazioni in cui la sicurezza è fondamentale. Dotato di eccezionale stabilità termica e chimica è il fosfato di litio e ferro. Anche a temperature più calde, questa batteria si mantiene fresca. Anche una movimentazione errata durante cariche e scariche rapide o in caso di problemi di cortocircuito impedisce che prenda fuoco. Poiché il catodo fosfato non brucia né esplode in caso di sovraccarico o surriscaldamento e la batteria rimane fredda, Il fosfato di litio e ferro spesso non subisce instabilità termica.

Chimica degli ioni di litio, Tuttavia, non possiede gli stessi vantaggi in termini di sicurezza del litio ferro fosfato. Uno svantaggio della sua elevata densità energetica è che rende la batteria instabile. Una batteria agli ioni di litio può subire una fuga termica, che lo fa riscaldare più rapidamente durante la ricarica.

L’eventuale smaltimento della batteria dopo l’uso o il malfunzionamento è un altro vantaggio del litio ferro fosfato in termini di sicurezza. La chimica del biossido di litio e cobalto utilizzata nelle batterie agli ioni di litio è considerata una sostanza chimica pericolosa poiché può esporre le persone a reazioni allergiche agli occhi e alla pelle. Quando consumato, può potenzialmente provocare problemi medici significativi. Di conseguenza, Le batterie agli ioni di litio richiedono considerazioni specifiche sullo smaltimento. Tuttavia, i produttori possono smaltire più facilmente il fosfato di litio e ferro perché è innocuo.

Applicazioni per ioni di litio e fosfato di litio-ferro

Il fosfato di litio-ferro è preferito per qualsiasi dispositivo elettronico o macchinario che richieda durata e sicurezza ma non molta densità di energia. Motori elettrici utilizzati nelle automobili, attrezzature mediche, e applicazioni militari in cui saranno presenti temperature ambiente più elevate. Il litio ferro fosfato è adatto per applicazioni più stazionarie perché la batteria è leggermente più grande e più spessa di quella agli ioni di litio, anche se può essere utilizzato in alcune tecnologie portatili.

A causa del suo peso aggiunto, Il fosfato di litio e ferro potrebbe non essere l’opzione migliore per le situazioni in cui la portabilità è cruciale. Le batterie agli ioni di litio vengono utilizzate nei telefoni cellulari, Laptop, e tablet.

I produttori non devono solo scegliere le migliori fonti energetiche in base alla portabilità, sicurezza, e densità di energia, ma tengono conto anche dei costi associati sia alla produzione dei componenti elettronici che al loro eventuale smaltimento. Come opzione di batteria meno costosa, Il fosfato di litio e ferro è spesso utilizzato dai produttori. Perché la chimica più sicura del fosfato di ferro richiede meno soldi per essere prodotta, le batterie costano meno.