Le batterie al litio ferro fosfato sopportano la scarica completa?

Questo articolo parlerà di una categoria specifica di batterie agli ioni di litio; Litio-Ferro-Fosfato o LiFePO4 nella sua formula chimica, abbreviato anche come batterie LFP. Queste sono leggermente diverse da quelle che hai nel tuo cellulare e laptop, quelle sono (principalmente) batterie al litio-cobalto. Il vantaggio delle LFP è che sono molto più stabili e non inclini all’autocombustione. Ciò non significa che la batteria non possa bruciare in caso di danni: c’è molta energia immagazzinata in una batteria carica e in caso di scarica non pianificata i risultati possono diventare molto interessanti molto rapidamente! L’LFP dura anche più a lungo rispetto al litio-cobalto ed è più stabile alla temperatura. Di tutte le varie tecnologie di batterie al litio disponibili, questo rende l’LFP più adatto per applicazioni a ciclo profondo.

L’importanza e delicatezza del sistema di gestione della batteria (BMS)

Daremo per scontato che la batteria abbia un BMS, ovvero un sistema di gestione della batteria, come fanno quasi tutte le batterie LFP vendute come pacco da 12/24/48 Volt. Il BMS si occupa della protezione della batteria; scollega la batteria quando è scarica o minaccia di essere sovraccaricata.

Il BMS si occupa anche di limitare le correnti di carica e scarica, monitora la temperatura delle celle (e riduce la carica/scarica se necessario) e la maggior parte bilancerà le celle ogni volta che viene eseguita una carica completa (pensa al bilanciamento come a portare tutte le celle all’interno del batteria allo stesso stato di carica, simile all’equalizzazione di una batteria al piombo). A meno che non ti piaccia vivere al limite, NON ACQUISTARE una batteria senza BMS!

Ora la nostra civiltà ha diversi anni di esperienza con le batterie agli ioni di litio e ciò che sta diventando chiaro è che mentre le celle LiFePO4 reggono molto bene, non è il caso del sistema di gestione della batteria (BMS). Nel complesso il numero di batterie prematuramente guaste è piccolo, ma nelle batterie vendute è chiaro che nel 99% dei casi è il BMS che si guasta, trasformando la batteria in un costoso pezzo di decorazione della caverna neutrale rispetto al genere!

Mentre sosteniamo vivamente l’utilizzo di batterie con un BMS integrato (senza di esso, la batteria non sarebbe sicura e probabilmente si guasterebbe molto rapidamente!), i produttori faticano a rendere il loro BMS a prova di proiettile come dovrebbe e deve essere. Le sovracorrenti dovute ai condensatori di ingresso di grandi inverter, motori e condizionatori d’aria possono e, a volte, uccideranno il BMS, rendendo la vostra batteria inutilizzabile.

Almeno un noto produttore di batterie sta ora applicando le proprie condizioni di garanzia alla lettera e ciò richiede l’uso di un limitatore di corrente esterno quando le batterie vengono utilizzate con inverter di grandi dimensioni (“grande” è definito da 3.500 Watt e oltre). Ciò porta alla situazione ironica in cui il BMS è lì per proteggere la batteria e ora viene collegato un limitatore di corrente per proteggere il BMS. Quale sarà il prossimo passo per proteggere il limitatore di corrente?

Vedendo come il BMS è diventato l’anello debole, i produttori dovrebbero davvero lavorare (duro) per rafforzarlo. Niente è a prova di bomba al 100%, ma c’è sicuramente spazio per miglioramenti!

Un’altra soluzione potrebbe essere quella di riconoscere che il BMS è l’anello debole e farlo in modo che possa essere sostituito senza troppi sforzi, ad esempio un coperchio della batteria sigillato che è rimovibile con poche viti e un BMS che ha connettori e bulloni alette, in modo che un’officina di riparazione possa sostituire la scheda. Non ha senso buttare via una batteria in cui il 90% del costo è nelle celle e il 10% nel BMS, solo perché il BMS si è guastato.

Perché usare batterie agli ioni di litio per un impianto fotovoltaico?

Dal momento che questo sembra essere motivo di confusione per alcuni: tutte le batterie al litio-ferro-fosfato sono in realtà batterie agli ioni di litio, ma non tutte le batterie agli ioni di litio sono batterie al litio-ferro-fosfato. Il termine “batteria agli ioni di litio” è una descrizione generica di qualsiasi tecnologia di batteria che utilizza gli ioni di litio per spostare e immagazzinare la carica elettrica. Molte sostanze chimiche utilizzano gli ioni di litio per fare ciò e LiFePO4 è una di queste specifiche sostanze chimiche agli ioni di litio.

Il tallone d’Achille delle batterie al piombo è rimasto la carica parziale per troppo tempo. È troppo facile impossessarsi di una costosa batteria al piombo in pochi mesi lasciandola a carica parziale. Questo è molto diverso per le liftio-ferro-fosfato!

Puoi lasciare che le batterie agli ioni di litio rimangano a una carica parziale per sempre senza danni. In effetti, l’LFP preferisce stare a carica parziale piuttosto che essere completamente pieno o vuoto, e per longevità è meglio far funzionare la batteria o lasciarla a carica parziale.

Ma c’è dell’altro! Le batterie agli ioni di litio sono quasi il Santo Graal delle batterie: con i giusti parametri di carica puoi quasi dimenticare che c’è una batteria. Non c’è manutenzione. Il BMS se ne occuperà e tu potrai pedalare felicemente!

Ma aspetta! C’è ancora di più! Le batterie LFP possono durare anche molto a lungo. Alcune batterie sono classificate a 3000 cicli, con un ciclo di carica/scarica completo del 100%. Se lo fai ogni giorno, sono oltre 8 anni di cicli!

Durano ancora di più se usate in cicli inferiori al 100%, infatti per semplicità puoi usare una relazione lineare: 50% di cicli di scarica significa il doppio dei cicli, 33% di cicli di scarica e puoi ragionevolmente aspettarti tre volte i cicli.

Ma aspetta, c’è ancora di più! Una batteria LiFePO4 pesa anche meno di 1/2 di una batteria al piombo di capacità simile. Può gestire grandi correnti di carica (il 100% di Ah non è un problema, provalo con il piombo-acido!), consentendo una ricarica rapida, è sigillata in modo che non ci siano fumi e ha un tasso di autoscarica molto basso (3% al mese o meno).

Le batterie al litio ferro fosfato possono essere scaricate in sicurezza in un’ampia gamma di temperature, in genere da –20°C a 60°C, il che le rende pratiche per l’uso in tutte le condizioni atmosferiche affrontate da molte applicazioni a temperature potenzialmente basse, inclusi camper e off-grid solare.

In effetti, le batterie agli ioni di litio hanno prestazioni molto migliori a temperature più basse rispetto alle batterie al piombo. A 0°C, ad esempio, la capacità di una batteria al piombo si riduce fino al 50%, mentre una batteria al litio ferro fosfato subisce solo una perdita del 10% alla stessa temperatura.

Inoltre, la tecnologia a base di fosfato possiede una stabilità termica e chimica superiore che fornisce caratteristiche di sicurezza migliori rispetto a quelle della tecnologia agli ioni di litio realizzata con altri materiali catodici.

Le celle ai fosfati di litio sono incombustibili in caso di manipolazione errata durante la carica o la scarica, sono più stabili in condizioni di sovraccarico o cortocircuito e possono resistere alle alte temperature senza decomporsi. Quando si verifica un abuso, il materiale catodico a base di fosfato non brucerà e non è soggetto a instabilità termica. La chimica dei fosfati offre anche un ciclo di vita più lungo.