Le batterie agli ioni di litio ICR (LiCoO 2 ), IMR (LiMn 2 O 4 ), IFR (LiFePO 4 )... Esplosioni e Degassificazioni... vediamo insieme...

 

Il funzionamento di batterie al litio dipende da un flusso di ioni litio tra anodo (-) ed il catodo (+). L'anodo è generalmente una bacchettina di grafite o carbonio duro mentre il catodo può essere di composizione diversa per accettare Li ioni: ossido di cobalto (ICR o LCO), ossido di manganese (IMR o LMO) o fosfato di ferro (IFR o LFP). Il materiale catodico è determinante per le prestazioni, affidabilità e sicurezza.

Durante la carica, gli elettroni vengono spostati dal catodo verso l'anodo. Durante l'uso, si muovono il contrario.

Dove è il rischio?

La debolezza delle batterie agli ioni di litio è l'instabilità e due cause principali può essere identificato per una batteria a prendere fuoco o esplodere :

  • Un  corto circuito provoca il surriscaldamento del corpo e porta alla produzione di gas e il loro rilascio con uno scoppio di gas incandescenti, o un'esplosione se la pressione diventa troppo alta e la dotazione lacrime improvvisamente. Questa reazione è improvvisa e spettacolare, il più delle volte consecutive ad una cattiva manipolazione della batteria.
  • Uso intenso o sovraccaricare la batteria può guidare ioni Li su un lato dove si accumulano. L'auto-amplificazione accumulo di metalli produce rugosità e / o formazione di dendrite  che penetrano l'elettrolita per creare un cortocircuito . Questa reazione è lenta e invisibile. Ci vuole ritmo nel tempo senza indicatore esterno ma l'effetto può essere spettacolare come cortocircuitare la batteria dai suoi due poli.

Alcune ricerche in corso per ridurre o sopprimere il cosiddetto problema dendrite . La tecnologia LiPO (polimeri di litio) contenente un elettrolita polimerico Li, invece di un liquido, è suscettibile di risolvere questo problema, ma il MDC è più bassa rispetto ad altre categorie agli ioni di litio, che lo rende di un interesse minore per vaping .

Le batterie agli ioni di litio ICR (LiCoO2 )

Le batterie ICR con (Co) ossido di cobalto sono molto comuni e ampiamente usate nel mondo dello svapo a causa della loro importante densità energetica. La corrente nominale è di circa 3,7 v e la tensione effettiva è di 4,2 v quando sono a piena carica fino ad arrivare a 3,2 v quando sono scariche o stanno per scaricarsi. La vita delle batterie è elevata, si arriva circa a 500 cicli di carica / scarica; in media sono 300 cicli.

Questa Tipologia di batterie può essere danneggiata da sovraccarico (naturalmente perdendo anche cicli di vita). Il rischio maggiore è di esplosione a causa della presenza di cobalto nella struttura della batteria. 

Alcune batterie ICR sono dotate di protezioni elettronica sotto forma di un circuito: PCB (circuiti di protezione). Il valore di taglio di corrente determina quando la batteria smette di funzionare. La scheda elettronica fornisce diverse funzionalità, tra cui:

  • Protezione di prezzo eccessivo,
  • Protezione della carica,
  • Over-scarichi la protezione,
  • Protezione di sovracorrente,
  • Protezione da cortocircuito.

Tali batterie protette sono generalmente di spessore maggiore (2 mm) rispetto a quelli non protetti a causa della presenza del circuito "di solito" nel polo negativo. Alcuni sono solo protetti da un fusibile termico.

Le batterie agli ioni di litio IMR (LiMn2O4)

Le batterie IMR con (Mn) ossido di manganese hanno un maggiore MDC, da 5C a 15C, ma hanno un rapporto peso / potenza inferiore alle ICR, che li rende meno indicate per lo svapo. La loro capacità è inferiore di circa il 40% rispetto delle loro cugine ICR. Il problema è che la LiMn2O4 non può essere sovraccaricata perché non ha nessuna capacità aggiuntiva nelle celle e la loro tecnologia li rende più sicuro delle ICR. In pratica, la famiglia di batterie IMR ha l'introduzione di un catodo di nichel per far fronte al problema sovraccarico migliorando la stabilità. L'MDC è relativamente alto generalmente tra 0.5C e 2C.

La tensione nominale è di 3,7 V e la tensione di funzionamento compresa tra 4,2 V e 3,2 V, sempre a piena carica e in scarica.

Le IMR sono meno portate ad esplodere delle ICR e portano al posto della esplosione la degassificazione. In genere non hanno protezione elettronica integrata, ma a volte hanno una valvola a pressione con fori di ventilazione.

Batterie INR  sono una tecnologia ibrida con Co e Mn. Possono esplodono come le ICR.

Le batterie agli ioni di litio IFR (LiFePO 4 )

Batterie IFR  con Ferro (Fe) hanno un MDC di circa 2C. La tensione nominale media è di 3,2 V e varia tra 3,6 V quando è carica, fino a 2,8 V quando è scarica. Esse sono molto più stabili rispetto IMR e non richiedono PCB. La loro durata di vita è superiore rispetto ai modelli IMR con più di 1000 cicli.

In contrasto con i loro genitori, le batterie agli ioni di ferro non esplodono e non degassificano, emanano soltanto calore.

Per andare in contro ai valori preferiamo fare riferimento a  Mooch che fa tempo testa le batterie in uscita prodotte e  fornisce i valori di fatto opponendosi alle volte anche ai produttori della batterie stesse.