Ehilà! In qualità di fornitore di batterie al litio NCM, spesso mi viene chiesto quale sia il voltaggio di queste centrali elettriche. Quindi, tuffiamoci subito e analizziamolo.
Innanzitutto, NCM sta per nichel-cobalto-manganese. Queste batterie sono molto popolari perché offrono un ottimo equilibrio tra densità di energia, potenza e durata. Sono utilizzati in tutti i tipi di applicazioni, dai veicoli elettrici aiBatteria di accumulo dell'energia domesticae persinoBatteria morbidaconfigurazioni.
Ora, la tensione di una batteria al litio NCM non è un problema valido per tutti. Dipende da alcuni fattori, come il numero di celle della batteria e lo stato di carica.
Tensione a cella singola
Una singola cella della batteria al litio NCM ha tipicamente una tensione nominale di circa 3,6 - 3,7 volt. Questa è la tensione che di solito vedrai quando la cella è in uno stato operativo normale. Quando la cella è completamente carica, la tensione può arrivare fino a circa 4,2 volt. Quando invece è completamente scarico, la tensione scende a circa 2,5 - 2,75 volt.
Forse ti starai chiedendo perché esiste un intervallo. Bene, è tutta una questione di chimica all'interno della batteria. Mentre la batteria si carica e si scarica, le reazioni chimiche tra nichel, cobalto, manganese e l'elettrolita provocano una variazione della tensione.
Voltaggio del pacco batteria
Nella maggior parte dei casi non utilizziamo una sola cella. Invece, colleghiamo più celle insieme per formare un pacco batteria. La tensione della batteria è la somma delle tensioni delle singole celle.
Ad esempio, se si dispone di un pacco batteria composto da 10 singole celle NCM collegate in serie, la tensione nominale del pacco sarà di circa 36 - 37 volt (10 celle x 3,6 - 3,7 volt per cella). Quando è completamente carico, la tensione del pacco sarà di circa 42 volt (10 celle x 4,2 volt per cella).
Il modo in cui colleghi le celle è molto importante. Esistono due modi principali per collegarli: in serie e in parallelo.
Collegamento in serie
Quando colleghi le celle in serie, sostanzialmente stai impilando le loro tensioni una sopra l'altra. Ciò aumenta la tensione complessiva del pacco batteria. I collegamenti in serie sono ottimi quando è necessaria una tensione più elevata per la tua applicazione, come in un veicolo elettrico o in un sistema di accumulo di energia ad alta potenza.
Connessione parallela
D'altra parte, quando colleghi le celle in parallelo, le stai collegando fianco a fianco. La tensione del pacco batteria rimane la stessa della tensione di una singola cella, ma la capacità (misurata in ampere-ora) aumenta. Le connessioni parallele sono utili quando è necessaria più capacità senza aumentare la tensione.
Confronto con altre batterie al litio
Diamo una rapida occhiata al confronto tra la tensione delle batterie al litio NCMBatteria al litio LFP. LFP sta per litio ferro fosfato.
Una singola cella della batteria al litio LFP ha una tensione nominale di circa 3,2 volt, che è inferiore alla tensione nominale di una cella NCM. Quando è completamente carica, una cella LFP raggiunge circa 3,65 volt, rispetto ai 4,2 volt di una cella NCM.
La differenza di tensione significa che le batterie NCM possono immagazzinare più energia per cella rispetto alle batterie LFP. Tuttavia, le batterie LFP presentano i loro vantaggi, come una migliore stabilità termica e un ciclo di vita più lungo.
Importanza della tensione nelle applicazioni
La tensione di una batteria al litio NCM è fondamentale per diverse applicazioni. Nei veicoli elettrici, ad esempio, il pacco batteria deve avere una tensione sufficientemente elevata per alimentare il motore in modo efficiente. Una tensione più elevata significa che il motore può assorbire più potenza, il che si traduce in una migliore accelerazione e velocità massime più elevate.
InBatteria di accumulo dell'energia domesticasistemi, la tensione deve essere compatibile con l'impianto elettrico della casa. La maggior parte delle case utilizza un'alimentazione CA da 230 - 240 volt in molte parti del mondo. Pertanto, il pacco batteria deve essere progettato in modo tale da poter essere facilmente integrato con un inverter per convertire la tensione CC dalla batteria alla tensione CA utilizzata in casa.
Gestione della tensione
Gestire la tensione di una batteria al litio NCM è estremamente importante. Se la batteria è sovraccarica (caricata al di sopra della tensione consigliata), può causare danni alla batteria e persino rappresentare un rischio per la sicurezza, come surriscaldamento o esplosione. D'altro canto, se la batteria è completamente scarica (scarica al di sotto della tensione consigliata), la durata della batteria può ridursi.
Ecco perché la maggior parte dei pacchi batteria NCM sono dotati di un sistema di gestione della batteria (BMS). Il BMS monitora la tensione di ciascuna cella del pacco e si assicura che i processi di carica e scarica rimangano entro l'intervallo di tensione sicuro.
Conclusione
Quindi, riassumendo, la tensione di una batteria al litio NCM dipende dal fatto che si tratti di una singola cella o di un pacco batteria. Una singola cella ha una tensione nominale di circa 3,6 - 3,7 volt, con una tensione completamente carica di circa 4,2 volt e una tensione completamente scarica di circa 2,5 - 2,75 volt. La tensione di una batteria è determinata dal numero di celle e da come sono collegate.
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Riferimenti
- Linden, D. e Reddy, TBC (2002). Manuale delle batterie. McGraw-Hill.
- Tarascon, J.-M., & Armand, M. (2001). Problemi e sfide che devono affrontare le batterie al litio ricaricabili. Natura, 414(6861), 359-367.