È meglio una batteria agli ioni di litio o litio ferro fosfato?

Le batterie più comunemente utilizzate nelle apparecchiature solari fotovoltaiche sono LiFePO4 o agli ioni di litio. Ognuna ha i suoi vantaggi e svantaggi specifici. Ecco un breve riassunto delle principali differenze rispetto alla più nota batteria al piombo. Gli ultimi anni hanno visto una crescente preferenza per le batterie a base di litio e agli ioni di litio per soluzioni di accumulo di energia come alternativa sostenibile alle tradizionali batterie al piombo. Con l’avanzare della tecnologia, è emerso un nuovo vincitore nella corsa alle soluzioni di accumulo di energia: le batterie al litio ferro fosfato (LiFePO4).

Caratteristiche che una batteria per accumulo fotovoltaico dovrebbe avere

La batteria di accumulo dovrebbe avere le seguenti caratteristiche:

1. Dovrebbe funzionare normalmente nell’ambiente con un intervallo di temperatura compreso tra -30 ℃ e 60 ℃.
2. Dovrebbe avere buone prestazioni a bassa temperatura, il che significa che può funzionare normalmente anche nelle regioni con temperature piuttosto basse.
3. Dovrebbe mantenere la consistenza della capacità quando viene utilizzato in serie o in parallelo.
4. Dovrebbe avere una buona capacità di accettazione della carica. Dovrebbe funzionare bene in un ambiente di ricarica instabile.
5. Dovrebbe avere una lunga durata e bassi costi di manutenzione, che riducono il costo totale dell’investimento.

In breve, abbiamo bisogno di soluzioni di batterie che abbiano una maggiore capacità, un elevato potenziale energetico, una maggiore durata, siano sostenibili, sicure e si adattino alle esigenze e ai desideri dei consumatori coscienziosi di oggi.

Batterie al litio vs. batterie al litio ferro fosfato

Negli ultimi due decenni, la maggior parte delle soluzioni di accumulo di energia (ESS) hanno utilizzato batterie agli ioni di litio come principale fonte di backup. Le batterie agli ioni di litio sono economiche, prontamente disponibili e, poiché sempre più dispositivi e persino veicoli si affidano a loro, hanno saturato il mercato delle batterie.

Quando si verifica questa saturazione, contribuisce sia alla disponibilità di ioni di litio che a un’ulteriore diminuzione dei costi. Inoltre, le batterie al litio durano più a lungo e possono essere più facili da installare rispetto alle alternative disponibili, come le batterie al piombo. Quindi è facile capire perché gli ioni di litio sono stati la batteria preferita per i sistemi di accumulo solare più.

La nuova tecnologia è inevitabile e, come qualsiasi industria, i sistemi di energia solare devono essere pronti ad adattarsi. Una promettente batteria emergente è la batteria al litio ferro fosfato (batteria LiFePO4). Sebbene le batterie al litio ferro fosfato presentino sia vantaggi che svantaggi, ci sono diverse caratteristiche che rendono questa soluzione ideale per l’accumulo di energia solare, in particolare.

Batterie al litio ferro fosfato (LiFePO4)

Le celle al litio ferro fosfato hanno una densità di cella maggiore delle batterie al piombo acido, a una frazione del peso. D’altra parte, hanno una densità di cella inferiore rispetto agli ioni di litio. Questo le rende meno volatili e più sicure da usare.

Le singole celle LiFePO4 hanno una tensione nominale di circa 3,2 V o 3,3 V. Più celle vengono utilizzate in serie per creare un pacco batteria. L’uso di quattro celle LiFePO4 in serie fornisce un pacco da 12,8-14,2 volt quando è completamente carico. Questo è il più vicino a un tradizionale piombo-acido, tranne per il fatto che le celle LiFePO4 hanno una capacità quattro volte superiore a quella delle batterie al piombo.

Per raggiungere la stessa densità delle celle agli ioni di litio, le celle LiFePO4 sono impilate in parallelo per aumentare la capacità del pacco. Pertanto, i pacchi batteria LiFePO4 con la stessa capacità di un pacco agli ioni di litio saranno più grandi, poiché sono necessarie più celle in parallelo per ottenere la stessa capacità.

Le celle LiFePO4 possono essere utilizzate in ambienti ad alta temperatura, mentre le celle agli ioni di litio non dovrebbero mai essere utilizzate al di sopra dei 60 °C.

La durata stimata tipica di una batteria LiFePO4 è di 1500-2000 cicli di carica o fino a 10 anni. Un pacco di litio ferro fosfato normalmente mantiene la carica per un massimo di 350 giorni.

La composizione chimica dell’elettrolita utilizzato nelle batterie al litio ferro fosfato consente loro di durare significativamente più a lungo rispetto alla varietà standard agli ioni di litio. La durata di conservazione più lunga è utile nelle situazioni solari, in cui le configurazioni sono progettate per eseguire il backup dell’energia in una casa o in un’azienda per anni.

Una maggiore durata significa meno spese per il proprietario della casa e una minore possibilità che la batteria si spenga proprio nel momento sbagliato. Le batterie al litio ferro fosfato sono inoltre praticamente esenti da manutenzione, quindi possono essere installate in soffitte, vespai, annessi o altri spazi fuori mano che potrebbero essere scomodi di accesso.

Batterie agli ionio di litio

Le celle agli ioni di litio hanno una densità di cella maggiore rispetto al litio ferro fosfato, quindi è possibile utilizzare un minor numero di celle per ottenere la stessa capacità. Ma la loro maggiore densità cellulare ha un compromesso con una maggiore volatilità.

Le singole celle agli ioni di litio hanno solitamente una tensione nominale di 3,6 V o 3,7 V. Per creare un pacco batteria vengono utilizzate più celle in serie. Come con il litio ferro fosfato, le celle agli ioni di litio possono essere impilate in parallelo per aumentare la capacità del pacco.

Per un alimentatore da 12 V, tre celle agli ioni di litio sono poste in serie fornendo 12,6 V, che è il più vicino alla tensione nominale di una batteria al piombo sigillata.

La durata stimata tipica di una batteria agli ioni di litio va da 300 a 500 cicli di carica o da due a tre anni. Un pacco agli ioni di litio in genere mantiene la carica per un massimo di 300 giorni.

Ricarica delle batterie

La ricarica delle celle LiFePO4 e agli ioni di litio è molto simile. Durante la ricarica dalle celle solari, un regolatore di carica viene utilizzato per regolare innanzitutto la tensione e la corrente che alimentano il sistema di gestione della batteria (BMS). Il BMS viene utilizzato per fornire protezione da sovratensione, protezione da sottotensione, protezione da cortocircuito e bilanciamento del carico.