NCM e LFP

Nuove Chimiche e Formati delle Celle

Proprietà Intellettuale: non applicabile
Stato : in Produzione
Disponibilità sul mercato: 2015
Opportunità di intraprendere: Minimal Powertrain 
Dati, Disegni ed Immagini: disponibili
Nuove Chimiche e Formati delle Celle
Proprietà Intellettuale: non applicabile 
Stato : in Produzione
Disponibilità sul mercato: 2015
Opportunità di intraprendere: Minimal Powertrain 
Dati, Disegni ed Immagini: disponibili
Nuove Chimiche e Formati delle Celle

Nuove Chimiche e Formati delle Celle

Come e Cosa

La trazione elettrica ibrida o elettrica pura, ha bisogno in aggiunta all’eventuale serbatoio di carburante (benzina, gasolio, GPL, LNG…), di un contenitore per la fonte energetica di natura elettrica.

Tecnicamente, è definito “accumulatore di carica elettrica” o più comunemente “batteria”, anche se questo termine privo dell’aggettivo “ricaricabile”, indica quei componenti che esaurita l’energia contenuta vanno considerati a perdere perché incapaci di accumularla in sè nuovamente.

Il trend crescente del consumo energetico, nei correlati aspetti di possibile esaurimento delle fonti e dell’inquinamento conseguente al loro specifico utilizzo, ha aumentato negli anni l’interesse socio-economico per le energie alternative e possibilmente rinnovabili, di cui abbiamo bisogno per ridurre lo sfruttamento dei tradizionali combustibili di origine fossile, da considerarsi in natura non rinnovabili per diversi motivi, tra cui l’enorme tempo di ricostituzione.

L’interesse come noto produce ricerca e la ricerca tecnologie più o meno industrializzabili quindi prodotti disponibili sul mercato: nel caso dell’energia elettrica, va detto che pur esistendo in natura, non è in quello stato né sfruttabile nè accumulabile e va quindi prodotta per trasformazione di altre pagandone il rendimento di ciclo sempre inferiore all’unità.

Non la si può dunque ad oggi, aprioristicamente definire rinnovabile o pulita o zero emissioni in relazione alle powertrain che la sfrutta, salvo cicli energetici complessivi particolari.

Le nuove tipologie di accumulatori però, sono già ora capaci di far riscoprire i vantaggi della trazione elettrica soprattutto in relazione alle potenze minimali quindi ai veicoli leggeri; la persistente inadeguatezza in relazione all’elettrico puro per un’automotive generalizzato ne limita tutt’ora l’opportunità al corto e medio raggio.

Aspettative

Anno 2014 2018 2020 dal 2022
Chimiche NiCoMn Usuali NiCoMn Avanzate Innovative Li-on Nuove Chimiche
Densità di Energia 130 Wh/Kg 130 Wh/Kg 250 Wh/Kg > 300 Wh/Kg

Autonomie di progetto automotive Elettrico (EV)/Plug in Ibrido Elettrico (PHEV)

Chimiche NCM – Grafite Nuove NCM NCM Avanzate Celle Li-Aria
Autonomia 160/30 Km 240/50 Km 300/60 Km > 300 Km

E’ il parametro “densità di energia” che rende del tutto evidente questa affermazione: oggettivamente assumibile pari a 140 Wh/kg per le moderne chimiche agli ioni di Litio e 12.000 Wh/kg per il combustibile benzina, evidenzia tutt’ora un differenziale incolmabile, per circa 80 volte a favore del potenziale chimico tradizionale.

Questa enorme inferiorità tecnologica di accumulare energia elettrica, imporrebbe equipaggiare il veicolo elettrico puro con un serbatoio 80 volte più pesante rispetto al corrispondente endotermico per garantire pari riserva energetica: calcoli più raffinati, validi ipotizzando una diversa produzione dell’energia elettrica rispetto al contesto mondiale e ulteriori progressi nelle batterie ricaricabili, sono auspicabili ma non realistici.

A livello volumetrico, la penalizzazione nei confronti della benzina scende a 20 volte ca.

D’altra parte, il motore elettrico ha per sua natura curve caratteristiche che meglio soddisfano i fabbisogni tipici della trazione di quello endotermico, quindi anche rendimenti più elevati, azzeramento del consumo a veicolo fermo, possibilità di parziale recupero dell’energia cinetica, riduzione dei componenti la catena cinematica, assenza di emissioni inquinanti dal veicolo e dunque – qualora si riuscisse ad ottenere energia elettrica in modo non inquinante – impatto ambientale quasi neutro.

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Cella formato cilindrico tipo 18650

Per la trazione elettrica moderna e prestazionale, i tradizionali accumulatori al piombo acido in soluzione liquida o gel, sono ormai diffusamente sostituiti da quelli ottenuti assemblando batterie ricaricabili: le più usate attualmente sono abitualmente chiamate celle agli ioni di Litio (Lithium-Ion/Li-Ion cells). Queste nuove tecnologie hanno quasi quadruplicato in termini di massa la preesistente densità energetica, pagando inizialmente un aumento in termini di costo pressoché equivalente, peraltro oggetto di un trend decrescente in forza del rapido crescete utilizzo.

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Diametro 18-18,4 mm  Altezza 65 mm

Le celle hanno chimiche diverse, prestazioni diverse e sono disponibili in vari formati, presentando una comune maggiore delicatezza in termini di impiego e gestione rispetto alle precedenti, certamente più affidabili e con maggior flessibilità di impiego.

Considerato i cicli di vita e le percorrenze tipiche dei veicoli, Minimal Powertrain AG ha scelto di utilizzare la chimica Li-Ion Li(NiCoMn)O2, acronimo NCM (nichel cobalto manganese) per le riserve di energia fino a 1000 Wh e la chimica LiFePO4, acronimo LFP (litio ferro fosfato) per valori superiori.

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