Qual è la differenza tra batterie alcaline e agli ioni di litio?

Re: Primarie vs Secondarie - non è proprio vero, la maggior parte delle alcaline sono primarie, ma io lavoro in una società (http://www.urbanelectricpower.com) che fa batterie alcaline secondarie al biossido di manganese/zinco. (Primarie = monouso, secondarie = ricaricabili, per coloro che non conoscono il linguaggio delle batterie).

Così una serie più dettagliata di differenze e un po' del perché stiamo andando alcaline vs LiIon

1) La chimica: come è probabilmente ovvio, dati i nomi, la chimica è diversa tra i due, le batterie al litio usano un ossido di litio come materiale attivo, e poi di solito un composto di intercalazione del litio (più comunemente grafite) come altro elettrodo. L'elettrolita è di solito un composto organico perché un elettrolita a base di acqua potrebbe reagire con i composti di litio, o semplicemente rompersi alle tensioni a cui la cella opera. Le batterie alcaline usano diossido di manganese e zinco come materiali attivi e acqua con (di solito) idrossido di potassio aggiunto come elettrolita.

Le differenze nella chimica portano ad una serie di altre differenze

2) Tensione di funzionamento: Le diverse reazioni chimiche che avvengono ai due elettrodi significano che le celle operano a tensioni diverse (cioè si possono estrarre diverse quantità di energia per ogni elettrone trasferito nella reazione, questo è ciò che porta a diverse differenze di potenziale). Le celle al litio tendono ad operare intorno a 3,3 V/cella, mentre le celle alcaline tendono ad operare intorno a 1,5 V/cella.

3) Densità di energia: Le batterie al litio tendono ad avere una densità di energia superiore a quella delle batterie alcaline (le batterie secondarie hanno generalmente una densità di energia inferiore a quella delle batterie primarie della stessa chimica). Sono generalmente una scelta migliore per le applicazioni che coinvolgono il movimento o dove lo spazio è molto limitato.

Perciò perché dovremmo lavorare sulle alcaline ricaricabili? Un paio di ragioni:

1) Costo/produzione: Il costo delle materie prime e dei processi di fabbricazione delle batterie è più basso per le pile alcaline, questo perché i materiali sono meno rari del litio e perché sono meno reattivi/sensibili a certi tipi di lavorazione, quindi la fabbricazione può avvenire senza camere bianche o scatole a guanti o il grande capitale che comporta la costruzione di quel tipo di linea. Si possono usare tecniche molto più semplici. (Non tutti i prodotti chimici Li hanno bisogno di tali misure, ma alcuni lo fanno e i costi/complessità di produzione tendono ad essere più alti, non importa cosa).

2) Sicurezza: Ci sono molti più rischi di incendio con le batterie al litio che con quelle alcaline, questo in parte perché sono più dense di energia, in parte perché molte usano elettroliti organici e in parte per la reattività del litio. Le batterie alcaline hanno qualche rischio di gas H2, ma se adeguatamente controllate, questo è minore. Questo attenua il differenziale di dimensioni nelle installazioni più grandi in una certa misura, poiché gli schemi di soppressione del fuoco e di gestione del calore a livello di pacco, di rack e di stanza possono occupare uno spazio significativo.

Come ha detto Loring Chien, ci sono una serie di altre differenze in termini di come le batterie si comportano e scaricano/caricano. La cosa interessante che sta accadendo nel mercato dell'immagazzinamento dell'energia in questo momento è che sempre più persone si stanno rendendo conto che hanno bisogno di comprare la batteria giusta per la loro applicazione, che non è un mercato a taglia unica. Se si guarda a un dispositivo mobile o all'immagazzinamento su scala di rete e anche all'interno di ciascuno di questi mercati, la batteria che è giusta per voi dipenderà da ogni sorta di fattori diversi. E questa è probabilmente una buona cosa. Tutti i produttori vogliono le loro batterie in un'applicazione in cui brilleranno e faranno ciò di cui i clienti hanno bisogno, a volte il prezzo è la cosa più importante, a volte i tassi di scarica/carica, a volte la densità energetica, a volte la sicurezza, a volte l'efficienza e forse qualcos'altro che solo tu conosci. Quindi lavorate con la gente per capire di cosa avete bisogno per la vostra applicazione prima di impegnarvi in uno o nell'altro.