Come funziona una batteria agli ioni di litio per un veicolo elettrico?

Avendo visto in un altro articolo il funzionamento della batteria al piombo, di cui tutte le auto sono dotate, esaminiamo ora il principio di funzionamento di un veicolo elettrico e soprattutto la sua batteria al litio...

Князь

Come per qualsiasi tipo di batteria, il principio rimane lo stesso: ovvero generare energia (qui elettricità) come risultato di una reazione chimica o addirittura elettrica, perché la chimica è sempre accanto all'elettricità. Gli atomi stessi, infatti, sono fatti di elettricità: sono gli elettroni che ruotano attorno al nucleo e che in qualche modo formano il “guscio” dell'atomo, o addirittura la sua “pelle”. Sapendo anche che gli elettroni liberi sono pezzi volanti di pelle che passano il loro tempo a spostarsi da un atomo all'altro (senza attaccarsi ad esso), questo è solo nel caso di materiali conduttivi (dipende dal numero di strati di elettroni e dal numero di elettroni per ultimo proiettile).

Quindi prendiamo un "pezzo di pelle" dagli atomi (da cui parte della sua elettricità) attraverso una reazione chimica per produrre elettricità.

Nozioni di base

Innanzitutto ci sono due poli (elettrodi) che chiamiamo catodo (+ terminale: in ossido di litio-cobalto) e anodo (terminale -: carbonio). Ciascuno di questi poli è fatto di materiale che devia gli elettroni (-) o attrae (+). Tutto è allagato elettrolita che renderà possibile una reazione chimica (trasferimento di materiale dall'anodo al catodo) a seguito della generazione di energia elettrica. Tra questi due elettrodi (anodo e catodo) viene inserita una barriera per evitare cortocircuiti.

Si prega di notare che la batteria è composta da più celle, ognuna delle quali è formata da quanto visibile negli schemi. Se ad esempio accumulo 2 celle da 2 volt, avrò solo 4 volt all'uscita della batteria. Per mettere in moto un'auto del peso di diverse centinaia di kg, immagina quante celle sono necessarie ...

Cosa sta succedendo in discarica?

Sulla destra ci sono gli atomi di litio. Sono presentati in dettaglio, con il cuore giallo che rappresenta i protoni e il cuore verde che rappresenta gli elettroni attorno ai quali orbitano.

Quando la batteria è completamente carica, tutti gli atomi di litio si trovano sul lato dell'anodo (-). Questi atomi sono costituiti da un nucleo (composto da più protoni), che ha una forza elettrica positiva di 3, ed elettroni, per avere una forza elettrica negativa di 3 (1 in totale, perché 3 X 3 = 1). ... Pertanto, l'atomo è stabile con 3 positivi e 3 negativi (non attrae né devia gli elettroni).

Stacchiamo un elettrone dal litio, che risulta essere con solo due: quindi viene attratto da + e passa attraverso la partizione.

Quando faccio contatto tra i terminali + e - (quindi quando uso una batteria), gli elettroni si sposteranno dal terminale - al terminale + lungo il filo elettrico esterno alla batteria. Tuttavia, questi elettroni provengono dai "capelli" degli atomi di litio! Fondamentalmente, dei 3 elettroni che ruotano intorno, 1 viene strappato e l'atomo ne ha rimasti solo 2. All'improvviso, la sua forza elettrica non è più bilanciata, il che provoca anche una reazione chimica. Si noti inoltre che l'atomo di litio diventa ioni di litio + perché ora è positivo (3 - 2 = 1 / Il nucleo vale 3 e gli elettroni sono 2, visto che ne abbiamo perso uno. Sommando dà 1, non 0 come prima. Quindi non è più neutro).

La reazione chimica risultante dallo squilibrio (dopo aver rotto gli elettroni per generare corrente) provocherà l'invio ioni di litio + al catodo (terminale +) attraverso il muro predisposto per isolare il tutto. Alla fine, elettroni e ioni + finiscono sul lato +.

Al termine della reazione, la batteria è scarica. Ora c'è un equilibrio tra i terminali + e -, che ora impedisce l'elettricità. Fondamentalmente il principio è quello di indurre la depressione a livello chimico/elettrico in modo da creare una corrente elettrica. Possiamo pensare a questo come un fiume, più è in pendenza, più importante sarà l'intensità dell'acqua che scorre. D'altra parte, se il fiume è piatto, non scorrerà più, il che significa una batteria scarica.

Ricaricare?

La ricarica consiste nell'invertire il processo iniettando elettroni in una direzione e rimuovendone altri mediante aspirazione (è un po' come reintegrare l'acqua di un fiume per riutilizzarne il flusso). Pertanto, tutto nella batteria viene ripristinato com'era prima che fosse scaricato.

Fondamentalmente, quando scarichiamo, usiamo una reazione chimica e quando ricarichiamo restituiamo le cose originali (ma per questo hai bisogno di energia e quindi di una stazione di ricarica).

Indossare?

Le batterie al litio si consumano più velocemente delle buone vecchie batterie al piombo che sono state utilizzate per secoli nelle nostre auto. L'elettrolita tende a decomporsi, come gli elettrodi (anodo e catodo), ma bisogna anche considerare che sugli elettrodi si forma un deposito che riduce il trasferimento di ioni da un lato all'altro... Appositi dispositivi consentono di recuperare le batterie usate scaricandole in modo speciale.

Il numero di cicli possibili (scarica + ricarica completa) è stimato intorno ai 1000-1500, quindi con un mezzo ciclo in fase di ricarica dal 50 al 100% invece che dallo 0 al 100%. IL RISCALDAMENTO danneggia gravemente anche le batterie agli ioni di litio, che tendono a surriscaldarsi quando assorbono troppa energia.

Vedi anche: Come risparmiare la batteria della mia auto elettrica?

Potenza motore e batteria...

A differenza di una termocamera, la potenza non è influenzata dal serbatoio del carburante. Se hai un motore da 400 CV, avere un serbatoio da 10 litri non ti impedirà di ottenere 400 CV, anche se per un tempo molto breve... Per un'auto elettrica, non è affatto la stessa cosa! Se la batteria non è abbastanza potente, il motore non sarà in grado di funzionare a piena capacità ... Questo è il caso di alcuni modelli in cui il motore non può mai essere spinto al limite (a meno che il proprietario non si armeggi e aggiunga una batteria di grosso calibro !).

Ora scopriamo: come funziona il MOTORE ELETTRICO

Tutti i commenti e le reazioni

Dernier commento pubblicato:

mao (Data: 2021, 03:03:15)

Ottimo lavoro

il io. 1 reazione (i) a questo commento:

• amministratore AMMINISTRATORE DEL SITO (2021-03-03 17:03:50): Questo commento è ancora meglio 😉

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