Suggerimenti su come fare manutenzione delle batterie al litio in inverno.
Innanzi tutto che cos’è una batteria a ioni di litio?
Molti dei nostri apparecchi elettronici quali computer, cellulari e certamente le biciclette elettriche sono alimentati attualmente da batterie al litio.
Un po’ di teoria!
Una batteria a ioni di litio è costituita da più celle collegate in serie e in parallelo in base al voltaggio e ai requisiti del dispositivo.
Le celle utilizzate possono essere di tre tipi:
- Le celle cilindriche vengono definite celle 18650 e sono quelle più comuni e più utilizzate.
Le celle prismatiche hanno una forma sottile e rettangolare; i tipi più diffusi sono batterie a ioni di litio a 6 o a 8 celle e con uno spessore di circa 12 mm.
Le celle polimeriche sono più sottili di quelle prismatiche. Vengono utilizzate in prodotti che necessitano di batterie con uno spessore inferiore e quindi ne vengono inserite in maggior numero e danno più potenza, ma sono più pesanti e non utilizzate in genere per le bici elettriche o i monopattini. Vengono, ad esempio, preferite per assemblare gli accumulatori di energia collegati ai pannelli solari.
20700/21700. Si tratta di celle cilindriche simili alla versione 18650 ma più alte di 5 mm e con un diametro maggiore di 3 mm, quindi più potenti. In genere sono disponibili con un voltaggio nominale di 3,6V /3,7V e una capacità di 3000 mAh /4000 mAh l’una.
La batterie agli ioni di litio sono leggere, sono in grado di immagazzinare una quantità maggiore di energia e conservano la carica più a lungo rispetto alle precedenti batterie al nickel o al piombo. Inoltre è possibile ricaricarle prima che siano completamente scariche in quanto non sono suscettibili al cosiddetto “effetto memoria”.
Per effettuare la carica completa di una tipica batteria agli ioni di litio al massimo voltaggio e con la bicicletta spenta sono necessarie dalle 2 alle 6 ore a seconda della potenza del caricabatterie che viene espressa in A (ampere). Quando la ricarica della batteria è completa, il flusso di energia viene bloccato da un circuito protettivo incorporato nella batteria (controllo della carica). Questo circuito protettivo impedisce che la batteria venga caricata o scaricata oltre i limiti di sicurezza. Inoltre i caricabatterie di qualità cosidetti “Smart”, interrompono l’erogazione della carica quando ricevono l’impulso di “piena carica” dalla batteria stessa.
Il ciclo di vita della batteria
Il ciclo di vita della batteria è costituito dal numero totale di cicli di scaricamento-ricarica sostenibili da una batteria, prima che non sia più in grado di immagazzinare una quantità utile di carica.
È difficile fornire una stima della durata del ciclo di vita di una batteria agli ioni di litio ricaricabile perché il ciclo di vita viene influenzato dalla temperatura operativa media della batteria e dalla velocità di scaricamento, dalla qualità della cella stessa, da come è assemblata, dalla scheda di controllo della batteria (BMS).
In linea generale, temperature e velocità di scaricamento elevate riducono il ciclo di vita della batteria. La temperatura operativa della batteria dipende dalla temperatura dell’aria, dal calore generato dalla batteria e dall’ambiente circostante.
La velocità di scaricamento dipende dal tipo di utilizzo che si fa della batteria e nel nostro caso della bicicletta o del monopattino.
Ritornando alle nostre biciclette elettriche, un esempio potrebbe essere legato all’esecuzione di impostazioni di assistenza alla pedalata. Quelle a maggior richiesta di assistenza, scaricano la batteria più rapidamente e riducono il suo ciclo di vita in maniera maggiore rispetto all’esecuzione di livelli di assistenza bassi o medi.
Che cosa e’ un ciclo di carica/scarica di una batteria?
Un ciclo di una batteria agli ioni di litio è la quantità totale di scaricamento all’incirca equivalente alla sua capacità di carica completa. Ad esempio, 10 eventi di scaricamento del 10% (=100%) o 2 eventi di scaricamento del 50% (=100%) rappresentano un ciclo.
Capacità della batteria
La capacità della batteria viene espressa in Ampere-ore (Ah / Amp). L’energia della batteria, espressa in Watt-ore (Wh), è il prodotto della capacità della batteria (Ah) e del voltaggio della batteria (V). Le batterie sono classificate in base alle loro capacità. Una batteria da 36V e 10Ah avrà 36×10=360Wh di capacità.
Nel corso del tempo, la capacità della batteria diminuisce a causa del deterioramento elettrochimico di ciascuna cella. Questa perdita di capacità, dovuta all’invecchiamento, è irreversibile. Essa non può essere ripristinata. In maniera graduale in ciascuna cella è disponibile una quantità sempre minore di materiale attivo in grado di immagazzinare una carica. Di conseguenza, l’utente ha a disposizione un tempo di utilizzo della propria batteria sempre più ridotto. Pertanto quandi si parla di rigenerazione in realtà si tratta di una ricellazione. Quest’ultimo processo è la sostituzione totale delle vecchie celle con nuove celle assemblate in un nuovo pacco, con sostituzione contestuale anche della scheda interna della batteria.
Ora passiamo alla parte pratica!
Cura e Manutenzione delle Batterie al Litio
Osservando queste semplici regole potrai allungare notevolmente la vita del tuo pacco batterie al litio anche in inverno, quando si utilizzano meno le biciclette elettriche.
Se non utilizzi per un lungo periodo la bicicletta o il monopattino, la batteria deve essere rimossa dalla sua sede.
Le batterie al litio possono essere caricate e lasciate inutilizzate e ri-utilizzate dopo qualche giorno o settimana. Una scarica completa potrebbe danneggiare irreparabilmente il pacco batterie. Anche mantenere una carica completa per lunghi periodi potrebbe danneggiare il pacco batterie.
Per ottimizzare ed aumentare la vita del pacco batteria, suggeriamo di riporlo nei periodi di inutilizzo a circa metà carica (non completamente carico e non completamente scarico – non deve mai scendere al di sotto del 40% della carica) ed in luogo freddo (8/10°C) ma non al gelo e in un luogo asciutto.
E’ sempre necessario ricaricare completamente la batteria il giorno prima dell’utilizzo.
E’ importante sapere che le batterie agli ioni di litio continueranno a operare anche al di sotto della soglia di capacità di ricarica dell’60% (che si raggiunge utilizzando la batteria per anni); tuttavia, la capacità (durata espressa in km) tra una carica e l’altra continuerà a diminuire.
L’utilizzo di prestazioni ad elevato consumo di energia possono ridurre il ciclo di vita della batteria anche del 50% in breve tempo.
Nel manuale per l’utente di ciascun nostro modello di bicicletta sono contenuti ulteriori suggerimenti per l’utilizzo e la conservazione della batteria. Suggeriamo sempre ai nostri clienti di leggere attentamente il manuale di istruzioni della bicicletta.
Ultime frontiere dal mondo tecnologico/scientifico delle batterie
(Febbraio 2022)
Una sfida al futuro delle batterie al litio è quella delle cosidette batterie litio-ossigeno. Fino ad oggi, tuttavia, questo tipo di batterie, sono stati assediate da sfide, tra cui una bassa capacità di scarico, una scarsa efficienza energetica e reazioni avverse. Recentemente è stata pubblicata una notizia secondo cui, alcuni ricercatori universitari impiegati nel settore delle Energie Pulite e Rinnovabili in Australia, hanno progettato una molecola per aumentare le prestazioni delle batterie litio-ossigeno per poter dare ai veicoli elettrici la stessa gamma di guida delle auto a benzina. Questa nuova molecola sembrerebbe poter affrontare contemporaneamente questi problemi. Le batterie litio-ossigeno impiegano una tecnologia all’avanguardia volta a fornire la massima capacità di energia attraverso l’aria (ossigeno), per generare elettricità.
“Le batterie stanno cambiando radicalmente”, affermano questi ricercatori australiani. Un nuovo tipo di batterie decisamente meno inquinanti, faciliteranno la transizione verso una società neutrale dal punto di vista climatico e apriranno nuove opportunità industriali per tutti i paesi industrializzati e non. Ovviamenti i paesi con maggiori disponibilità di materie prime saranno i più favoriti, ma non dobbiamo dimenticare l’importanza della ricerca.
Per ulteriori informazioni o curiosità sull’argomento batterie non esitare a contattare il nostro Team di Supporto.
Inoltre non dimenticare che Cicloone è in grado di sostituire le celle esauste delle tue vecchie batterie al litio!
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