Con il continuo sviluppo dei veicoli a energia alternativa, anche le batterie stanno ricevendo sempre maggiore attenzione. Batteria, motore e sistema di controllo elettrico sono i tre componenti chiave dei veicoli a energia alternativa, tra i quali la batteria è la parte più critica, si può dire che sia il "cuore" dei veicoli a energia alternativa. Quindi, in quali categorie si suddividono le batterie dei veicoli a energia alternativa?
1, batteria al piombo-acido
Una batteria al piombo-acido (VRLA) è una batteria i cui elettrodi sono costituiti principalmente da piombo e dai suoi ossidi, e il cui elettrolita è una soluzione di acido solforico. Il componente principale dell'elettrodo positivo è il biossido di piombo, mentre il componente principale dell'elettrodo negativo è il piombo. Durante la scarica, il componente principale di entrambi gli elettrodi, positivo e negativo, è il solfato di piombo. La tensione nominale di una singola cella di una batteria al piombo-acido è di 2,0 V, può scaricarsi fino a 1,5 V e caricarsi fino a 2,4 V. Nelle applicazioni, 6 batterie al piombo-acido a singola cella vengono spesso collegate in serie per formare una batteria al piombo-acido nominale da 12 V, ma anche da 24 V, 36 V, 48 V e così via.
La batteria al nichel-cadmio (spesso abbreviata in NiCd, pronunciata "ni-cad") è un tipo di batteria di accumulo molto diffuso. Utilizza idrossido di nichel (NiOH) e cadmio metallico (Cd) come componenti chimici per generare elettricità. Sebbene le sue prestazioni siano superiori a quelle delle batterie al piombo-acido, contiene metalli pesanti e, una volta smaltita, inquina l'ambiente.
Le batterie al nichel-cadmio possono essere caricate e scaricate più di 500 volte, risultando economiche e durevoli. La loro bassa resistenza interna non solo consente una ricarica rapida, ma permette anche di fornire una corrente elevata al carico, e la variazione di tensione durante la scarica è minima, rendendole ideali per l'alimentazione in corrente continua. Rispetto ad altri tipi di batterie, le batterie al nichel-cadmio sono più resistenti al sovraccarico e alla scarica eccessiva.
Le batterie al nichel-metallo idruro sono composte da ioni di idrogeno e nichel metallico, offrono una riserva di energia superiore del 30% rispetto alle batterie al nichel-cadmio, sono più leggere, hanno una durata maggiore e non inquinano l'ambiente, ma il loro prezzo è decisamente più elevato.
Le batterie al litio sono una classe di batterie che utilizzano litio metallico o leghe di litio come materiale per l'elettrodo negativo e una soluzione elettrolitica non acquosa. Le batterie al litio possono essere suddivise in due categorie principali: batterie al litio metallico e batterie agli ioni di litio. Le batterie agli ioni di litio non contengono litio allo stato metallico e sono ricaricabili.
Le batterie al litio metallico sono generalmente batterie che utilizzano il biossido di manganese come materiale per l'elettrodo positivo, il litio metallico o una sua lega metallica come materiale per l'elettrodo negativo e soluzioni elettrolitiche non acquose. La composizione dei materiali di una batteria al litio è principalmente la seguente: materiale per l'elettrodo positivo, materiale per l'elettrodo negativo, membrana, elettrolita.
Tra i materiali catodici, i più comunemente utilizzati sono il cobaltato di litio, il manganato di litio, il fosfato di ferro e litio e i materiali ternari (polimeri di nichel-cobalto-manganese). Il materiale dell'elettrodo positivo rappresenta una quota considerevole (il rapporto di massa tra i materiali dell'elettrodo positivo e negativo è di 3:1 ~ 4:1), poiché le prestazioni del materiale dell'elettrodo positivo influenzano direttamente le prestazioni della batteria agli ioni di litio e il suo costo ne determina direttamente il costo complessivo.
Tra i materiali per elettrodi negativi, quelli attualmente più utilizzati sono principalmente la grafite naturale e la grafite artificiale. I materiali per anodi in fase di studio includono nitruri, PAS, ossidi a base di stagno, leghe di stagno, nanomateriali per anodi e altri composti intermetallici. Essendo uno dei quattro componenti principali delle batterie al litio, i materiali per elettrodi negativi svolgono un ruolo fondamentale nel migliorare la capacità e le prestazioni cicliche della batteria e sono al centro della fascia media del settore delle batterie al litio.
Una cella a combustibile è un dispositivo di conversione di energia elettrochimica che non utilizza processi di combustione. L'energia chimica dell'idrogeno (o di altri combustibili) e dell'ossigeno viene continuamente convertita in elettricità. Il principio di funzionamento si basa sull'ossidazione dell'H2 in H+ ed e- sotto l'azione del catalizzatore anodico; gli ioni H+ raggiungono l'elettrodo positivo attraverso la membrana a scambio protonico, reagiscono con l'O2 per formare acqua al catodo, mentre gli elettroni raggiungono il catodo attraverso il circuito esterno. Questa reazione continua genera una corrente elettrica. Sebbene la cella a combustibile contenga il termine "batteria", non è un dispositivo di accumulo di energia nel senso tradizionale del termine, bensì un dispositivo di generazione di energia, e questa è la principale differenza tra le celle a combustibile e le batterie tradizionali.
Camera di prova per shock termico: questa camera simula rapidi cambiamenti di temperatura a cui le batterie possono essere soggette durante il funzionamento. Esporre le batterie a variazioni di temperatura estreme, come ad esempio un rapido passaggio da temperature elevate a basse, ci permette di valutarne le prestazioni e l'affidabilità in condizioni di fluttuazione termica.
Camera di prova per l'invecchiamento con lampade allo xeno: questa apparecchiatura riproduce le condizioni di luce solare esponendo le batterie a intense radiazioni luminose provenienti da lampade allo xeno. Questa simulazione aiuta a valutare il degrado delle prestazioni e la durata della batteria in seguito a un'esposizione prolungata alla luce.
Camera di prova per l'invecchiamento UV: questa camera simula ambienti con radiazioni ultraviolette. Sottoponendo le batterie all'esposizione alla luce UV, possiamo simularne le prestazioni e la durata in condizioni di esposizione prolungata ai raggi UV.
L'utilizzo combinato di queste apparecchiature di prova consente di effettuare test completi di fatica e durata delle batterie. È importante notare che, prima di eseguire questi test, è fondamentale rispettare le norme di sicurezza pertinenti e seguire scrupolosamente le istruzioni operative delle apparecchiature di prova per garantire procedure di test accurate e sicure.
Data di pubblicazione: 12 settembre 2023
