Premessa: Il fine di questo topic è di tipo informativo riguardo ad un'altra tecnologia (del litio) per l'accumulo d'energia.
Una delle svariate tecnologie di accumulo del litio sono le litio titanato, acronimo LTO; tra le litio senza dubbio sono le più sicure e viste le correnti di spunto (impulsive) possono essere usate anche per avviamento (se celle sopra 0°C) tanto è vero che ultimamente vengono adottate nel car audio SPL dove servono spunti notevoli.
Tecnologia comunque "datata" (per la prima volta, qua sul forum, nei parlai nel 2016 ed erano già in commercio da anni) e visto il grado di maturazione, personalmente ritengo che può essere adottata anche per avviamento se la batteria è dentro alla cellula oltre ad uso ciclico... In poche parole è una batteria versatile seppur anch'essa richieda il BMS e bilanciamento (preferibilmente attivo).
Dal punto di vista
costruttivo/chimico le celle LTO usano un anodo "rivestito" con litio titanato (LTO) al posto della grafite e catodi con tecnologia litio (LMO) o LFP. Il litio titanato, grazie alla struttura cristallina tridimensionale ha una dilatazione volumica molto contenuta (+/- 0,3%) tant'è che viene definito "materiale a zero deformazione". Sempre grazie alla presenza del litio titanato il SEI difficilmente si forma e contemporaneamente è molto ridotta la formazione di dendriti di litio metallico; questo fa si ché la batteria sia molto stabile anche in condizioni d'uso estreme.
In merito alle
temperature... Questa tecnologia del litio, a differenza delle LFP (LiFePO4), può essere caricata (senza riscaldarla) e scaricata anche a -30°C entro correnti costanti di 1C; alcune celle, spesso cilindriche, più performanti anche a -40/-50°C e a -30°C riescono ad erogare circa l'80-85% dell'energia nominale.
La
tensione nominale delle celle è di 2,3 V; tensione limite di scarica 1,5 V e tensione limite di carica 2,8-2,9 V. Per l'uso a 12 V servono 6 celle in serie, tensione nominale circa 13,8 V; range d'uso 0-100% 9-17,4 V... Limitando il range, tramite BMS e fonti di ricarica, a 10,8-14,88 V (simil AGM) è come limitarla nel range 1-85% circa. Come le altre tecnologie del litio anche questa ne risente se rimane al 100%, ma a differenza delle LFP dove è sia per una questione di durata che di sicurezza nelle LTO è solo una questione di durata.
La
corrente standard di carica/scarica spesso è tra 1C e 3C e quella massima continua è solitamente tra 3C e 6C (casi rari 10C); mentre in regime impulsivo (10s) si parla tra 6C e 10C con casi isolati a 20C e 30C, quindi all'atto pratico una 40 Ah da
20-30C in scarica può far partire anche i 3000cc.
La
vita in termini di
cicli è molto elevata, si parla di 15.000 cicli a 25°C con correnti di 1-2C all'80% di profondità di scarica dopodichè la batteria ha una capacità residua dell'80%; le celle più performanti dichiarano almeno 25.000 cicli a 25°C a 2C in carica/scarica al 100% per poi essere all'80% di capacità. La
vita prospettata è superiore a 15 anni, addirittura c'è chi dichiara 25 anni.
La
densità energetica è inferiore rispetto alle LFP, si parla, considerando le sole celle, di circa 60-85 Wh/kg contro gli attuali 140-190 Wh/kg delle LFP; quindi una 100 Ah 13,8 V (LTO) pesa almeno 16,5 kg di sole celle mentre una LFP 100 Ah 12,8 V almeno 6,8 kg.
L'
autoscarica è abbastanza contenuta, si parla mediamente di un 3%/mese a 25°C; a 60°C dopo 1 mese perde circa un 12%.
In termini commerciali solitamente si trovano celle cilindriche da 10-30-35-40-45 Ah oppure prismatiche da 30-40 Ah o 110-155 Ah ma anche le pouch (minor scelta); le performance migliori le hanno le cilindriche e in questo caso bisogna necessariamente mettere più celle in parallelo (es. celle 40 Ah configurazione per una 320 Ah significa 6S8P).
I
prezzi sono ancora elevati, si parla di almeno 600 €/kWh di sole celle; giusto per dire una 320 Ah 13,8 V di sole celle è sui 2.500€.
Riassumendo...
Vantaggi delle LTO
rispetto alle LFP (LiFePO4) sono:
- correnti standard superiori sia in carica che scarica (1-3C vs 0,2-0,5C)
- range temperatura di utilizzo in carica/scarica più ampia senza necessitare di riscaldamento a valori sotto zero (-40°C/+65°C anche -50°C/+65°C)
- tecnologia più sicura (struttura cristallina, ridottissima formazione dendriti, quasi mai non c'è il SEI)
- vita utile maggiore (>15.000 cicli vs 5-8.000 cicli con correnti inferiori per le LFP)
- aspettativa di vita superiore (>15 anni)
- possibilità di avviare il motore con temperatura superiore a 0°C delle celle visto lo spunto notevole (10-20-30C) però bypassando momentaneamente il BMS
- tranne le celle pouch, non richiedono alcuna forza di compressione nel montaggio neanche le prismatiche
Svantaggi delle LTO
rispetto alle LFP (LiFePO4):
- peso maggiore a pari capacità (almeno il doppio) senza contare il punto appena sotto
- non è possibile usarla nel range completo 9-17,4 V, quindi la capacità effettiva di una batteria esempio da 100 Ah si riduce a 80-85 Ah utilizzabili
- vista la necessità di collegare celle in parallelo bisogna adottare un BMS che accetti un parallelo tra celle
- curva di scarica "meno piatta"
- costo maggiore (sole celle 600 €/kWh vs 60 €/kWh delle LFP)
Certamente i costi sono ancora alti (anche per via della non diffusione di tale tecnologia nell'ambito delle auto elettriche) e il peso è superiore alle attuali LFP a maggior ragione se si conta la capacità inutilizzata di un 15-20% rispetto al dichiarato sulle celle... Però rispetto alle new entry batterie al sodio personalmente le preferisco.
Diverse caratteristiche di queste LTO vanno oltre all'uso, anche intensivo, che si fa su un camper (es. possibilità di correnti di carica/scarica elevate, veramente tanti cicli forse fin troppi), ma hanno aspetti che, per alcuni, forse sono importanti come ricarica a basse temperature, sicurezza superiore ed eventuale possibilità di usarla per avviamento (condizioni permettendo).
Il Fai Da Te a Opera d'Arte - Marco
