Attualmente, le batterie al litio sono sempre più utilizzate in diversi dispositivi digitali come notebook, fotocamere digitali e videocamere digitali. Inoltre, presentano ampie prospettive di impiego anche in automobili, stazioni base per telefonia mobile e centrali di accumulo di energia. In questi casi, le batterie non vengono più utilizzate singolarmente, come nei telefoni cellulari, ma piuttosto in pacchi batteria in serie o in parallelo.
La capacità e la durata di un pacco batterie non dipendono solo dalle singole batterie, ma anche dalla loro uniformità. Una scarsa uniformità comprometterà notevolmente le prestazioni del pacco. L'uniformità dell'autoscarica è un fattore determinante. Una batteria con un'autoscarica irregolare presenterà una grande differenza nello stato di carica (SOC) dopo un periodo di inattività, con conseguenze negative sulla sua capacità e sicurezza.
Perché si verifica l'autoscarica?
Quando la batteria è aperta, la reazione sopra descritta non si verifica, ma la potenza diminuirà comunque, principalmente a causa dell'autoscarica della batteria. Le cause principali dell'autoscarica sono:
a. Perdita interna di elettroni causata dalla conduzione locale di elettroni nell'elettrolita o da altri cortocircuiti interni.
b. Dispersione elettrica esterna dovuta a scarso isolamento delle guarnizioni o delle tenute della batteria o a resistenza insufficiente tra gli involucri esterni dei cavi (conduttori esterni, umidità).
c. Reazioni elettrodo/elettrolita, come la corrosione dell'anodo o la riduzione del catodo dovute a impurità dell'elettrolita.
d. Decomposizione parziale del materiale attivo dell'elettrodo.
e. Passivazione degli elettrodi dovuta ai prodotti di decomposizione (sostanze insolubili e gas adsorbiti).
f. L'elettrodo è usurato meccanicamente oppure la resistenza tra l'elettrodo e il collettore di corrente aumenta.
Influenza dell'autoscarica
L'autoscarica provoca una riduzione della capacità durante lo stoccaggio.Alcuni problemi tipici causati da un'eccessiva autoscarica:
1. L'auto è rimasta parcheggiata troppo a lungo e non si avvia;
2. Prima di essere messa in magazzino, la batteria presenta tensione e altri parametri normali, ma al momento della spedizione si riscontra una tensione bassa o addirittura pari a zero;
3. In estate, se il GPS per auto è posizionato sull'auto, la potenza o il tempo di utilizzo saranno ovviamente insufficienti dopo un certo periodo di tempo, anche con la batteria gonfia
L'autoscarica comporta un aumento delle differenze di stato di carica (SOC) tra le batterie e una riduzione della capacità del pacco batterie.
A causa dell'autoscarica irregolare della batteria, lo stato di carica (SOC) della batteria nel pacco batteria risulterà diverso dopo l'immagazzinamento e le prestazioni della batteria diminuiranno. I clienti spesso riscontrano un degrado delle prestazioni dopo aver ricevuto un pacco batteria che è stato immagazzinato per un certo periodo di tempo. Quando la differenza di SOC raggiunge circa il 20%, la capacità della batteria combinata è solo del 60%~70%.
Come risolvere il problema delle grandi differenze di SOC causate dall'autoscarica?
In parole semplici, dobbiamo solo bilanciare la potenza della batteria e trasferire l'energia dalla cella ad alta tensione a quella a bassa tensione. Attualmente esistono due metodi: il bilanciamento passivo e il bilanciamento attivo.
L'equalizzazione passiva consiste nel collegare una resistenza di bilanciamento in parallelo a ciascuna cella della batteria. Quando una cella raggiunge una sovratensione in anticipo, la batteria può comunque caricarsi e caricare le altre batterie a bassa tensione. L'efficienza di questo metodo di equalizzazione non è elevata e l'energia viene dissipata sotto forma di calore. L'equalizzazione deve essere effettuata in modalità di carica e la corrente di equalizzazione è generalmente compresa tra 30 mA e 100 mA.
Equalizzatore attivoIn generale, questo metodo bilancia la batteria trasferendo energia dalle celle con tensione eccessiva a quelle con tensione inferiore. Il bilanciamento è efficiente e permette di effettuare la carica e la scarica sia in fase di carica che di scarica. La corrente di bilanciamento è decine di volte superiore a quella di un bilanciamento passivo, generalmente compresa tra 1A e 10A.
Data di pubblicazione: 17 giugno 2023
