Lucidi 5b_1 - Chimici Bicocca
Transcript
Lucidi 5b_1 - Chimici Bicocca
5a. Batterie (o pile?) Introduzione: passato, presente e futuro… Tipologia di reazioni elettrodiche: relazione tra diagrammi di fase e f.e.m. delle celle reazioni di conversione o reazione di formazione o reazione di spostamento reazioni di inserzione Caratterizzazione di batterie: quantificare le prestazioni Tecnologie: sistemi primari o Leclanchè e celle alcaline o sistemi ad alta energia sistemi ricaricabili o accumulatori al piombo o sistemi nickel / A o batterie al litio 5. Dispositivi. Batterie, Introduzione Lo sviluppo nella prima metà del novecento Gli albori: la batteria di Bagdad (???) e l’organo artificiale di Volta (1799): il primo costituisce un esempio di probabile tecnologia elettrochimica in tempi antichi, il secondo segna l’inizio della moderna tecnologia delle pile e una tappa fondamentale nello sviluppo dell’elettrochimica Lo sviluppo: la batteria Leclanché (1866) e gli accumulatori al piombo (1859). Fino a circa gli anni 70 queste due tecnologie, introdotte verso la fine del IX secolo e tuttora sviluppate, sono state utilizzate in quasi tutte le applicazioni che richiedessero una batteria. I sistemi Leclanché Zn-MnO2 o le più moderne celle Mg-alcaline sono state (e sono) utilizzate come sorgenti per apparecchi portatili, mentre gli accumulatori al piombo hanno costituito ( e costituiscono) la tecnologia comune per lo stoccaggio di energia in aree remote, in sistemi di comunicazione e come supporto alla trazione (treni, navi, aerei, automobili) 5. Dispositivi. Batterie, Introduzione La miniaturizzazione degli anni sessanta Diffusione delle batterie: dagli anni sessanta a oggi. Fase 1) Sviluppo di batterie miniaturizzate: applicazioni in dispositivi elettronici e medici. Fase 2) Sviluppo di batterie secondarie ad alta densità di energia per l’elettronica di consumo. Fase 1). Lo sviluppo di questa fase è intimamente connesso alla diffusione, a partire dagli anni sessanta, di piccoli dispositivi elettronici (orologi, apparecchi radio, ) che richiedono sorgenti di potenza miniaturizzate (pochi mm di spessore) e portatili. La ricerca si indirizzò allora sia alla miniaturizzazione dei sistemi alcalini e sia allo sviluppo di nuove tecnologie direttamente miniaturizzate. Celle miniaturizzate acquose La prima cella a bottone (anni 40’) a essere realizzata è stata la pila Ruben Mallory (RM) basata sul sistema Zn/HgO. Nel 1961 la Union Carbide introdusse il sistema più performante e compatibile Zn/Ag2O ma anche più caro. Questo sistema rivoluzionò il mercato delle batterie e oggi si producono miliardi di celle a bottone all’anno. Celle primarie al litio L’idea di utilizzare litio metallico come materiale anodico è estremamente allettante sia per il favorevole valore di potenziale del sistema sia per l’elevata capacità specifica. Tuttavia il litio metallico riduce l’acqua e non sarebbe quindi stabile in elettroliti convenzionali. La ricerca inizia negli anni 50’ e porta la SAFT, nel 1973 a commercializzare il primo sistema a litio, con voltaggi di cella di poco inferiori ai 3 V. Date le elevate energie specifiche, i sistemi al litio dominano il mercato dei dispositivi medicali (pace maker) e di molte applicazioni 5. Dispositivi. Batterie, Introduzione Gli anni novanta: il mercato dell’elettronica portatile Diffusione delle batterie: dagli anni sessanta a oggi. Fase 1) Sviluppo di batterie miniaturizzate: applicazioni in dispositivi elettronici e medici. Fase 2) Sviluppo di batterie secondarie ad alta densità di energia per l’elettronica di consumo. Fase 2). Lo sviluppo di questa fase è intimamente connesso alla crescente diffusione di dispositivi elettronici ad elevato contenuto tecnologico (laptop, fotocamere, telefoni cellulari, etc.) che richiedono sorgenti di potenza portatili e ricaricabili con densità di energia e densità di potenza sempre più elevate. Per diverse ragioni (modesti contenuti energetici, irreversibilità delle reazioni elettrodiche) le tecnologie presenti sul mercato non erano in grado, alla fine degli anni ottanta, di alimentare i nuovi dispositivi. La ricerca si indirizzò allora allo sviluppo di due grandi famiglie di accumulatori: Celle secondarie alcaline Sono costituite essenzialmente da due sistemi: Ni/Cd o Ni/MH. Studiate già da alcuni decenni prima, hanno trovato impiego nei dispositivi elettronici a inizio anni novanta, adesso equipaggiano i veicoli ibridi Celle secondarie al litio Introdotte nel 1990 dominano oggi l’elettronica di consumo. La produzione è di milioni celle/mese, circa il 15% di tutto il mercato batterie. Hanno densità di energia e potenza superiori, ma problemi di costo e pericolosità. 5. Dispositivi. Batterie, Introduzione Quale futuro? Le batterie al bivio: applicazione in autotrazione, ma non solo. autotrazione: HEV e green car; accumulo e distribuzione; integrazione in dispositivi 5. Dispositivi. Batterie, Reazioni elettrodiche Classificazione delle reazioni elettrodiche Le pile sono sistemi chiusi, in cui la conversione dell’energia avviene a spesa dei materiali ammassati a ridosso delle interfacce (elettrodi). La reazione elettrochimica che avviene alle interfacce (elettrodi) modifica sostanzialmente il materiale elettrodico. Le reazioni elettrodiche possono dunque essere classificate sulla base del tipo di reazione chimica che ha luogo all’interfaccia. 1) Molte reazioni (la maggior parte) avvengono con una sostanziale modificazione della composizione chimica dell’elettrodo: sono le reazioni di CONVERSIONE. Le reazioni di conversione possono a loro volta essere classificate come reazioni di formazione quando si origina una nuova fase: A + B = AB o come reazioni di spostamento quando una fase è convertita in un’altra attraverso una reazione di spostamento: A + BX = AX + B 2) Una tipologia diversa di reazione elettrodica, singolare ma importante, avviene quando la fase reagente è in grado di rilasciare o incorporare uno ione senza modificare sostanzialmente la propria struttura cristallina: sono le reazioni di INSERZIONE. xA + BX = A xBX 5. Dispositivi. Batterie, Reazioni elettrodiche Le reazioni di Formazione In queste reazioni la formazione della nuova fase AB avviene attraverso il trasporto di una specie chimica (per esempio A) attraverso l’interfaccia dove reagisce con il materiale elettrodico (B): Dato che le reazioni di formazione comportano una modifica della microstruttura dell’elettrodo sono considerate reazioni di conversione. Nel caso più semplice la specie A (proveniente dal’elettrolita) reagisce con la specie B (elettrodo) a dare la fase AB. Tuttavia possono essere presenti fasi a composizione intermedie stabili (AB2, A2B3) o la reazione può proseguire oltre formando nuove fasi (, etc.). Lo strumento fondamentale che permette di capire come varia il potenziale d’elettrodo con la composizione relativa delle varie fasi è il diagramma di fase del sistema a quella temperatura. Nelle regioni monofasiche del diagramma di fase (cioè in cui un po’ di A è solubile in B) la regola della fasi di GIBBS dice che: F=C-P+2=3 quindi fissate p e T rimane un grado di libertà: il potenziale è libero di variare con la composizione. Quando comincia a formarsi la fase β (per esempio AB) allora F=2 e il potenziale è fisso. Seguendo il diagramma di fase e calcolando i relativi DG a una T e p, è possibile allora ricostruire il diagramma potenziale / composizione in condizioni termodinamiche. 5. Dispositivi. Batterie, Reazioni elettrodiche Le reazioni di Spostamento Le reazioni di spostamento sono concettualmente diverse da quelle di formazione perché in genere prevedono l’equilibrio tra una specie chimica e due fasi binarie. Un classico esempio è la reazione: Li + CuCl = LiCl + Cu Anche le reazioni di spostamento comportano una modifica della microstruttura dell’elettrodo e sono considerate reazioni di conversione. Come nel caso precedente il sistema può essere più complicato e si possono avere equilibri con altre fasi binarie. Si utilizzano quindi i diagrammi di fase ternari in condizioni isoterme. Dato che il sistema ha tre componenti e tre fasi, la regola della fasi di GIBBS dice che: F=C-P+2=2 quindi fissate p e T i gradi di libertà sono zero: il potenziale è fisso fino a che una delle fasi non è consumata. 5. Dispositivi. Batterie, Reazioni elettrodiche Le reazioni di Spostamento Le reazioni di spostamento sono concettualmente diverse da quelle di formazione perché in genere prevedono l’equilibrio tra una specie chimica e due fasi binarie. Un classico esempio è la reazione: Li + CuCl = LiCl + Cu Anche le reazioni di spostamento comportano una modifica della microstruttura dell’elettrodo e sono considerate reazioni di conversione. Come nel caso precedente il sistema può essere più complicato e si possono avere equilibri con altre fasi binarie. Si utilizzano quindi i diagrammi di fase ternari in condizioni isoterme. Dato che il sistema ha tre componenti e tre fasi, la regola della fasi di GIBBS dice che: F=C-P+2=2 quindi fissate p e T i gradi di libertà sono zero: il potenziale è fisso fino a che una delle fasi non è consumata. Supponiamo di partire da CuCl2: la prima reazione che dobbiamo Li + CuCl2 = LiCl + CuCl considerare è lo spostamento: Una volta consumato il CuCl2 avviene la seconda reazione di Li + CuCl = LiCl + Cu spostamento: Alle due reazioni corrispondono due valori di ∆G che permettono di calcolare la variazione del potenziale con la composizione dell’elettrodo: 5. Dispositivi. Batterie, Reazioni elettrodiche Le reazioni di inserzione Questa classe di reazioni NON è in genere considerata una reazione di conversione perché la struttura cristallina della specie chimica all’elettrodo si mantiene senza sostanziali alterazioni strutturali (in genere si registra la variazione di un parametro reticolare). I materiali che danno reazioni di inserzione hanno in genere una struttura a strati (TiS2, LiCoO2, grafite) o che presenta siti interstiziali (spinelli, perovskiti, olivine, NASICON) per lo ione guest. xLi + TiS2 = Lix TiS2 Le reazioni di inserzione (o intercalazionedeintercalazione) sono molto importanti perché sono spesso reversibili e possono essere utilizzate negli accumulatori. 4.4 potential vs. Li (V) Anche in questo caso nel caso siano presenti due fasi host (per esempio, una ricca e una povera dello ione guest) il potenziale è invariante con la composizione, mentre si osservano variazioni monotone quando la fase è singola 4.2 regione monofasica regione bifasica 4.0 3.8 3.6 LiCoO 2 = xLi + Li1− xCoO2 3.4 3.2 3.0 1.0 0.9 0.8 0.7 x in LixCoO2 0.6 0.5 5. Dispositivi. Batterie, la caratterizzazione Le Prestazioni di una pila: le grandezze La batteria deve essere in grado di: IMMAGAZZINARE ENERGIA W h → W h kg-1 PRODURRE POTENZA W → W kg-1 ENERGIA = CAPACITA’ x POTENZIALE Ah V → Ah kg-1 V POTENZA = CORRENTE x POTENZIALE A V → A kg-1 V Le grandezze fisiche più elettrodici) sono: importanti nella caratterizzazione delle batterie (e quindi dei materiali 1. Il potenziale in scarica V(i,q), è una funzione di corrente e stato di carica, 2. La capacità (mAh) è una funzione della corrente Q = ∫ dq = ∫ i( t )dt 3. La potenza specifica (W) è una funzione della corrente. Dato che il potenziale è una funzione della carica (capacità) l’energia deve essere calcolata come l’integrale della curva: E = V(q)dq ∫ Diventa quindi molto importante definire come varia il potenziale con lo stato di carica (a sua volta legato alla composizione degli elettrodi) in condizioni (per esempio) di corrente costante. Queste caratterizzazioni si chiamano CURVE DI SCARICA (ed eventualmente di carica per sistemi ricaricabili). 5. Dispositivi. Batterie, la caratterizzazione Le Prestazioni di sistemi a confronto: C/rate e diagramma di Ragone. Le curve di scarica sono spesso ottenute a corrente costante. Per dare un valore più indicativo, nel caso delle batterie si preferisce specificare, anziché il valore di corrente, il C/rate cioè il tempo in ore con cui si vuole scaricare una batteria che ha una capacità C. C( Ah) Nota la capacità C (Ah), si sceglie il rate (h). La corrente di scarica sarà: i( A ) = rate(h) 1 Il diagramma di Ragone: 10 100 1000 10000 1000 Energia (Wh/kg) Capacità (Ah/kg) x Potenziale (V) 1000 100h 100 100 10h 1h 0.1h 10 10 36s 3.6s 1 1 10 100 1000 1 10000 Potenza (W/kg) Corrente (A/kg) x Potenziale (V) 5. Dispositivi. Batterie, Tecnologie Tecnologie Sistemi primari celle tipo Leclanché o originali o celle alcaline celle a bottone o il sistema Ruben Mallory (Zn-HgO) o il sistema Zn-Ag2O celle al litio Sistemi secondari accumulatori al piombo celle secondarie alcaline accumulatori a ioni litio Per ciascuna tecnologia saranno illustrati: o descrizione o breve sviluppo storico o reazione di cella o geometrie o prestazioni 5. Dispositivi. Batterie, Tecnologie primarie Le celle Leclanché: descrizione e storia Il sistema Leclanché consiste in un anodo di Zn, un catodo di MnO2 e un elettrolita acquoso di ZnCl2 a NH4Cl. La catena galvanica è: Zn(s) ZnCl2(aq)NH4Cl(aq)MnO2 C Il valore di f.e.m. è di 1.55-1.74 V. Il sistema Leclanché è stato una delle prime tecnologie elettrochimiche a conoscere il successo commerciale. Inventata nel 1866 dal francese Georges Leclanché, la pila era alloggiata in una giara di vetro e fu prodotta in migliaia di esemplari. Nel 1868 20000 celle Leclanché furono acquistate e utilizzate delle compagnie di telegrafi europee, dando inizio alla commercializzazione delle pile. Vent’anni dopo Carl Geissner brevettò l’idea di realizzare uno degli elettrodi direttamente al contenitore della cella e utilizzarlo per contenere l’elettrolita. Con questo schema semplice ma efficace, pur con tutte le ottimizzazioni ingegneristiche del caso, le celle Leclanchè sono state prodotte in milioni di pezzi. Oggi sono assemblate utilizzando la configurazione elettrodica di Bobbin 5. Dispositivi. Batterie, Tecnologie primarie Le celle Leclanché: meccanismo di scarica Il meccanismo di scarica, nonostante l’età della tecnologia, non è ancora ben noto. Fondamentalmente si ha l’ossidazione dello zinco metallico e la riduzione di Mn(IV) allo stato trivalente come MnOOH: + Zn( s ) → Zn(2aq ) + 2e 2MnO2( s ) + 2H2O + 2e → 2MnOOH( s ) + 2OH(−aq) Il prodotto dell’ossidazione può reagire ulteriormente in soluzione con lo ione ammonio e i cloruri: + − + − Zn(2aq ) + 2OH( aq ) + 2NH4 ( aq ) + 2Cl( aq ) → Zn(NH3 )Cl2( s ) + 2H2O oppure reagire con il prodotto della riduzione: + − Zn(2aq ) + 2MnOOH( s ) + 2OH( aq ) → ZnOMn2O3( s ) + 2H2O Le due reazioni globali di cella possono allora essere riassunte come: Zn( s ) + 2MnO2( s ) + 2NH4Cl( aq) → Zn(NH3 )Cl2( s ) + 2MnOOH( s ) Zn( s ) + 2MnO2( s ) → ZnOMn2O3( s ) Altre reazioni sono state osservate in relazione alla concentrazione dell’elettrolita. Le reazioni proposte sono comunque compatibili con f.e.m. nell’intervallo 1.5/1.7 V come sperimentalmente osservato 5. Dispositivi. Batterie, Tecnologie primarie Le celle Leclanché: geometria e prestazioni Oltre ai tradizionali formati tipo D (elettrodi di Bobbin) sono state prodotte sia batterie a 9 V (6 celle in serie) sia celle molto sottili (circa 3 mm): Caratteristiche curve di scarica di una cella Leclanché formato D in funzione della corrente di scarica: (a)=150 mA (b)=100 mA (c)= 75 mA (d)= 50 mA 5. Dispositivi. Batterie, Tecnologie primarie Variazione sul tema: le celle alcaline Una delle più importanti varianti delle celle Leclanché sono le celle alcaline, dove l’elettrolita è una soluzione concentrata di KOH (30%) parzialmente convertita in zincato di potassio attraverso l’aggiunta di ZnO. La catena galvanica è: Zn(s) KOH(aq) MnO2 C Il meccanismo di scarica consiste nella reazione globale: 2Zn( s ) + 2MnO2( s ) + H2O → 2ZnO( s ) + 2MnOOH( s ) ma è in realtà più complesso a causa delle successive reazioni di riduzione del manganese e della formazione di varie specie di zincati. La f.e.m. è di 1.55 V. La prima cella alcalina fu riportata nel 1882, ma la prima commercializzazione avvenne nel 1949 e la rapida diffusione sul mercato negli anni 60’. Nel 1994 il rapporto tra celle alcaline e a Zn era 7:3, 1:1 e 3:7 in rispettivamente USA, Europa e Giappone. 5. Dispositivi. Batterie, Tecnologie primarie Celle alcaline: geometria e prestazioni Le celle alcaline sono disponibili nei tradizionali formati Leclanché (con le quali sono intercambiabili) e come celle a bottone. Un tradizionale formato D (Bobbin) è riportato in figura: I vantaggi delle celle alcaline sono dovuti alla maggiore conducibilità della soluzione elettrolita con prestazioni migliori soprattutto a densità di corrente elevate. Infatti, alla stessa corrente di scarica (stesso carico) le celle alcaline (d) sono superiori sia alle tradizionali Leclanché (a) e (b) sia alle celle ZnCl2 (Leclaché prive di NH4Cl) (c). 5. Dispositivi. Batterie, Tecnologie primarie Celle a bottone: il sistema Ruben-Mallory Le celle a bottone sono sistemi con spessore inferiore a 5 mm. In genere sono sorgenti i grado di avere una buona capacità volumetrica (mAh/l) e buone caratteristiche di scarica. Il primo sistema a bottone è stato il Ruben Mallory, basato sul sistema Zn/HgO. La catena galvanica è: Zn(s) ZnO(s) KOH(aq) HgO C Le reazioni anodiche e catodiche sono rispettivamente: Zn( s ) + 2OH(−aq ) → ZnO( s ) + H2O + 2e HgO( s ) + H2O + 2e → Hg(liq) + 2OH(−aq ) La reazione totale è dunque: Zn( s ) + HgO( s ) → ZnO( s ) + Hg(liq) Il ∆G della reazione globale è di 259.8 kJ/mol che equivale a una f.e.m. di 1.347 V. Il valore sperimentale è in ottimo accordo (1.357 V) per cui le reazioni all’elettrodo sono verificate. 5. Dispositivi. Batterie, Tecnologie primarie Ruben-Mallory: geometria a prestazioni Uno dei maggiori vantaggi di questo sistema è che l’elettrolita non prende parte alle reazioni elettrodiche , per cui ne è necessaria solo una piccola quantità. La realizzazione di configurazione a bottone è dunque particolarmente vantaggiosa. Gli aspetti ingegneristici del case sono importanti, in quanto l’idrogeno eventualmente sviluppato è adsorbito al manicotto assorbente Queste celle hanno capacità specifiche di 400 Ah/l (energia di 550 Wh/l). Inoltre hanno curve di scarica estremamente piatte (sistemi bifasici a due componenti). In figura sono riportate curve di scarica di una Ruben-Mallory con capacità di 1 Ah. 5. Dispositivi. Batterie, Tecnologie primarie Celle a bottone: il sistema Zn-Ag2O La sempre maggiore attenzione alle problematiche ambientali ha portato all’emarginazione di molte tecnologie a base di mercurio. Un’alternativa importante alle Ruben-Mallory è il sistema Zn/Ag2O che ha la catena galvanica: Zn(s) ZnO(s) KOH(aq) Ag2O C Le reazioni anodiche e catodiche sono rispettivamente: Zn( s ) + 2OH(−aq ) → ZnO( s ) + H2O + 2e Ag2O( s ) + H2O + 2e → 2Ag( s ) + 2OH(−aq) La reazione totale è dunque: Zn( s ) + Ag2O( s ) → ZnO( s ) + 2Ag( s ) Il valore di ∆E calcolato di questa reazione è di 1.593 V in ottimo accordo con la f.e.m. misurata (1.60 V). La f.e.m. è quindi sostanzialmente superiore al sistema Ruben Mallory, ma lo è anche il costo. 5. Dispositivi. Batterie, Tecnologie primarie Zn-Ag2O: geometria a prestazioni I vantaggi delle Ruben Mallory si ritrovano anche in questo tipo di sistema, tuttavia la produzione delle celle è leggermente più semplice perché in assenza di Hg la generazione di idrogeno è più lenta. Queste celle hanno curve di scarica piatte e simili alle RM. Tuttavia la loro manifattura è più versatile e si sono costruiti anche sistemi di volume molto più elevato in in grado di fornire anche 300 kW. 5. Dispositivi. Batterie, Tecnologie primarie Il sistema litio: batterie ad elevata energia Tra tutti i possibili materiali anodici il litio metallico è uno dei più attrattivi per le sue qualità di conducibilità, la sua natura ellettropositiva e la elevata capacità specifica (3.86 Ah/g). Nel Ragone plot i sistemi al litio occupano in genere posizioni aree sempre maggiormente favorevoli rispetto a sistemi acquosi. Il potenziale del litio è tale (-3.02 V vs. SHE) che si corrode molto facilmente decomponendo l’acqua, per cui la storia dello sviluppo dei sistemi al litio è la storia dello sviluppo dei corrispondenti elettroliti. In teoria in molti dei solventi comunemente in uso il litio NON sarebbe stabile, lo diventa grazie alla formazione di una strato passivante noto come SEI (solid electrolyte interface). La reazione anodica nei sistemi primari al litio è naturalmente l’ossidazione del litio metallico: Li(M) → Li(+sol ) + e mentre la reazione catodica dipende dal tipo di tecnologia sviluppata. 5. Dispositivi. Batterie, Tecnologie primarie Il sistema litio: elettroliti Tra tutti i possibili solventi disponibili sono da preferire quelli con la più alta permittività (= maggior tendenza a solvatare ioni) e con la più bassa viscosità (= maggiore conduttività). I sali più usati sono LiBr, LiPF6, LiAsF6, LiBF4, LiClO4, LiAlCl4. Inoltre sono stati sviluppati (3M) sistemi ad hoc quali LiN(SO2CF3)2 noto come LiTSFI (litio imide). In genere la conducibilità aumenta con la concentrazione fino ad un valore massimo caratteristico oltre il quale la conducibilità diminuisce a causa dell’aumento di viscosità e della formazione di coppie ioniche. Il massimo è in genere intorno a 1.0 mol/l ma dipende dal sistema scelto. 5. Dispositivi. Batterie, Tecnologie primarie Il sistema litio: i catodi I catodi per i sistemi primari al litio sono in genere classificati sulla base del loro stato fisico: Solidi, reazione diretta del catione litio con la fase solida Li(+sol ) + (CFx )n( s ) + e → nC( s ) + nxLiF( s ) fluoruri di policarbonato - (CFx)n ossidi misti - M2XO4, MXO4 (M=Ag,Cu), X=Cr,W,Mo) 2Li(+sol ) + Mx XO4( s ) + 2e → xM( s ) + Li2 XO4( s ) ossidi – Bi2O3, CuO, MnO2, Pb3O4 2yLi(+sol ) + MxO y ( s ) + 2y e → xM( s ) + yLi2O( s ) solfuri – CuS, FeS2 2yLi(+sol ) + MxS y( s ) + 2y e → xM( s ) + yLi2S( s ) Solubili, reazione tra Li+ e un reattivo in soluzione (SO2) con precipitazione di una fase solida (Li2S2O4) 2Li+ ( sol ) + 2SO2( sol ) + 2 e → Li2S2O 4( s ) Liquidi, reazione tra Li+ e un reattivo in soluzione (SOCl2) con formazione di un prodotto solubile 4Li(+sol ) + 2SOCl2( sol ) + 4 e → 4LiCl( s ) + SO2( sol ) + S( s ) Un’accurata descrizione di questi sistemi esula dalla scopo del corso, maggiori informazioni si possono trovare in: Modern Batteries 2a Ed, aut. C.A. Vincent e B. Scrosati,. Arndold 5. Dispositivi. Batterie, Tecnologie primarie Il sistema litio: geometrie e applicazioni Oltre alla favorevole configurazione a bottone si possono realizzare celle con avvolgimento a spirale (spiral wound o jelly roll), celle cilindriche e celle prismatiche. Le celle primarie al litio sono largamente applicate in dispositivi elettronici (mother board, orologi, calcolatori) e medicali (pace maker, defribillatori). 5. Dispositivi. Batterie, Tecnologie primarie Il sistema litio: prestazioni I vantaggi principali delle celle al litio rispetto agli altri sistemi primari sono: l’elevato voltaggio di cella (intorno ai 3 V), in alcuni casi fino a 4 V le curve di scarica estremamente piatte per sistemi catodici opportuni -(CFx)n assenza di fenomeni di autoscarica che affliggono molti sistemi acquosi l’utilizzo in intervallo di temperatura elevato da -40°C a 60°C. Scarica di 2 celle a bottone (23 mm in diametro, 2.5 mm in spessore) a Li/(CFx)n a 3 µA. Scarica di 2 celle a bottone (23 mm in diametro, 2.5 mm in spessore) a Li/(CFx)n a 200 µA. La seconda cella è stata scaricata dopo 10 anni di stoccaggio
Documenti analoghi
Li-ION BATTERIES - Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra
impiegare materiali elettrodici aventi elevata capacità teorica ed elevato potenziale standard. I metalli alcalini sono i migliori materiali anodici perchè combinano un' alta capacità specifica con...
DettagliBatterie LiPo
In sostanza sono delle batterie al Litio (alta densità di carica e corrente) ma anziché essere concentrato e racchiuso da un classico contenitore metallico, il Litio è composto in un polimero solid...
Dettagli