Perché le auto a benzina e diesel non usano batterie agli ioni di litio per sostituire le pesantissime batterie al piombo?

Sono attualmente più economiche. Hanno anche requisiti di ricarica molto più semplici. Possono essere più resistenti al congelamento. Sono ben comprese.

Molti EV e ibridi, mentre usano celle al litio nella batteria di trazione, usano ancora una batteria "domestica" al piombo. Questa viene utilizzata per far funzionare le luci, la radio e altri accessori quando la batteria di trazione non è attiva, e soprattutto per attivare la batteria di trazione. Per sicurezza, la batteria di trazione ha un relè all'interno. Se non si forniscono 12 volt al relè, il connettore ad alta tensione non è collegato alla batteria, ed è sicuro da toccare. Una volta eccitato, un convertitore DC-DC collegato all'alta tensione fornisce i 12 volt.

Se guardate sotto il cofano, di solito al centro del firewall, vedrete un cappello da pompiere accanto a un anello di filo. Rompete quel filo (ha solo una bassa tensione su di esso) e quei grandi fili arancioni sono inerti, potete tagliarli senza che una grande scintilla prenda un morso dalle vostre buone cesoie.

Finché limitate la tensione di carica, non è probabile che uccidiate una batteria al piombo (almeno per alcuni anni). Con il litio, devi monitorare ogni cella individualmente, sia per la carica che per la scarica. Le cellule variano, alcune si caricano più velocemente di altre. Con una cella al litio, qualsiasi sovraccarico può causare un "evento". Il tipo che ha la cella che si gonfia, e se continua, include far uscire il fumo magico. Hanno anche una tensione, una che è ben al di sopra dello zero, sotto la quale non si va mai.

Quindi c'è bisogno di un circuito che, nel caso della carica, quando una singola cella colpisce il limite superiore, si ferma quella particolare cella dalla carica ulteriore, mentre si lascia ancora lavorare il caricatore sul resto del pacco. Non si smette di caricare finché tutte le celle del pacco non sono completamente cariche. E quando stai usando la batteria, non appena una cella raggiunge il limite inferiore, l'intera batteria si spegne. Anche se se si attaccasse un misuratore sul pacco, mostrerebbe una discreta quantità di tensione residua. Se sei intelligente, quando la batteria non sta facendo molto, puoi prendere provvedimenti per trasferire la carica dalle celle più forti a quelle più deboli.

Ricordi quegli hoverboard che hanno preso fuoco? Sì, quello che hanno fatto è stato usare più copie di un circuito progettato per proteggere una singola cella, non quelli più complessi progettati per batterie con più celle collegate insieme. Ogni cella ha ottenuto una protezione, ma non del tipo che giocava bene con le altre.

Confrontate questo con una batteria al piombo. Puoi cavartela con un unico, semplice, regolatore per tutte e 6 le celle. Ci vogliono pochi pezzi economici (0,25 dollari) e controllerà l'alternatore abbastanza bene che la batteria dovrebbe durare almeno un anno dopo la scadenza della garanzia. Non si preoccupano di mantenere le celle in equilibrio, né fanno molto per impedire che si scarichi troppo. Il proprietario si aspetta di sostituire la batteria se tiene l'auto abbastanza a lungo, o la lascia andare quasi morta più di una o due volte.

Oh sì, il congelamento. Le batterie al litio possono congelare a -27C. (varia con il tipo specifico). Non ho provato, ma si suppone che possano sopravvivere a questo, basta spostarle in un luogo più caldo, e non provare a caricarle finché non si sono scongelate. Una batteria al piombo completamente carica può diventare molto più fredda prima di congelarsi. Una che non è così ben carica, l'elettrolita si avvicina all'acqua pura e si congela facilmente. Sfortunatamente la costruzione di una batteria al piombo significa che se si congela e si vedono i lati gonfiarsi, non torna indietro. Le piastre sono fatte di una spugna di piombo, e i cristalli di ghiaccio non sono gentili con essa.