Batteria al Titanato di Litio per auto elettriche, caratteristiche LTO
Nel futuro le batterie delle auto elettriche potrebbero utilizzare la tecnologia Titanato di Litio, che permette ricariche rapide e una maggiore vita utile della batteria stessa.
Una delle prime applicazioni delle batterie al Titanato di Litio debutta nel settore automotive sul fuoristrada Fering “Pioneer“. Si tratta di un nuova tipologia di batterie realizzate con celle particolari sviluppate per ridurre drasticamente i tempi di ricarica, vero collo di bottiglia nella usabilità giornaliera delle auto elettriche grazie ad una maggiore velocità possibile degli elettroni in circolo.
Approfondiamo le caratteristiche di questa nuova batteria per auto elettriche, pro e contro.
Nuova batteria al titanato di litio come è fatta
Nella batteria LTO l’ossido di titanato di litio (Li2TiO3) sostituisce nell’anodo la grafite (carbonio), presente invece nella tipica batteria agli ioni di litio. Il catodo da abbinare può essere all’ossido di litio e manganese (LMO) o con aggiunta di cobalto (NMC).
Il LTO al microscopio mostra una struttura tridimensionale formata da nanocristalli di titanato di litio. La tensione di cella è di 2,4 V, può essere sottoposta a ricarica rapida e può sopportare una corrente di scarica di 10 volte la capacità nominale.
Batterie al titanato di litio, vantaggi
I vantaggi legati alla nuova tecnologia della batterie titanato di litio sono che la superficie dell’anodo della batteria al titanato di litio è di circa 100 metri quadri per grammo invece dei soli 3 metri quadri per grammo delle classiche batterie agli ioni litio. Questa maggiore superficie offerta al passaggio degli elettroni permette una veloce ricarica e una maggiore vita utile della batteria.
Maggiore superficie anodica maggiore velocità di carica
Con una superficie anodica 30 volte maggiore rispetto alla classica batteria al litio questa questa batteria oltre a una ricarica più veloce, permette circa 20.000 cicli di carica contro i 2.000 di una normale batteria al litio.
Questo significa che è necessaria una minore potenza di ricarica e che queste batterie possono essere ricaricate in tutta sicurezza in circa 6/10 minuti invece delle 8 ore necessarie per le altre batterie ricaricabili. Inoltre l’efficienza di ricarica supera il 98%.
Batteria titanato di litio, carica e scarica rapide
La nanotecnologia alla base delle batterie LTO permette di sostituire la classica superficie in carbonio dell’anodo con nanocristalli di titanato di litio.
Come detto, in questo modo un grammo di materiale presenta una superficie di circa 100 metri quadri, che si traduce in una velocità di carica e scarica irraggiungibile con le altre tecnologie attualmente in uso.
Batteria titanato di litio rischio di incendio minimo
La minore tensione operativa rispetto alle celle tradizionali al litio è un vantaggio sia per la sicurezza sia per l’ambiente. L’assenza di carbonio evita instabilità termica e surriscaldamenti che sono la principale causa di incendi nei sistemi di accumulo tradizionale.
Come si può vedere nell’immagine, una cella LTO sottoposta a corto circuito ha raggiunto la temperatura massima di 94° C, senza causare esplosioni o incendi ai quali possono essere soggette le classiche batterie litio-polimero.
Batteria titanato di litio prestazioni alle basse temperature
La nanotecnologia LTO avvantaggia il funzionamento di questo tipo di cella al litio anche alle basse temperature: si riesce a erogare circa l’80% dell’energia accumulata anche a una temperatura di -30° C.
Riepilogando, queste celle sono sicure, presentano eccellenti caratteristiche di scarica a basse temperature e la loro durata stimata è maggiore delle normali Li-ion. Altri vantaggi rispetto alle batterie con il classico anodo in grafite sono la maggiore resistenza, l’assenza dei fenomeni di deposito di litio sull’anodo in situazioni di veloce carica o scarica alle basse temperature e alta stabilità alle alte temperature.
Batterie titanato di litio, svantaggi
I principali difetti sono i costi elevati (circa 30 dollari per una cella da 40 Ah) e la bassa densità energetica (circa 65 Wh/kg), vicina a quella delle batterie al Ni-Cd.
I principali campi di applicazione sono l’autotrazione, UPS e lampioni stradali fotovoltaici. Inoltre queste batterie sono particolarmente adatte per i sistemi di accumulo collegati a impianti fotovoltaici o eolici.
Quest’ultima caratteristica risulta molto importante per le auto elettriche che saranno dotate di batterie con celle LTO, considerando che la maggior parte dei vantaggi ambientali della mobilità elettrica è legata alla ricarica tramite energia rinnovabile.
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