Luglio 2024
Litio e batterie primarie. Quando si parla di batterie primarie (oppure non ricaricabili) spesso si identificano le tradizionali batterie usa e getta, ossia le pile alcaline, insomma le tipologie che utilizziamo ampiamente tutti i giorni in una grande varietà di dispositivi.
Tuttavia, esistono anche altre tipologie di batterie primarie che possiedono però caratteristiche molto differenti dalle classiche alcaline: ciò è dovuto ad impieghi che richiedono prestazioni particolari.
In questo articolo parleremo delle batterie primarie, della loro tecnica costruttiva e, attraverso alcuni grafici, delle loro caratteristiche comparate con le batterie tradizionali rappresentate dalle alcaline.
Perché la batteria primaria anziché la ricaricabile
Sebbene il ricaricabile sia più vantaggioso rispetto alle batterie primarie, sia per questioni di impatto ambientale che per l’aspetto economico (una batteria ricaricabile equivale in media a 300-500 batterie primarie), vi sono alcuni impieghi che richiedono un funzionamento costante ma prolungato nel tempo.
In questo caso il tempo rappresenta il requisito principale poiché se è vero che la soluzione ricaricabile garantisce un ciclo di vita esteso non può assicurare un ciclo di scarica altrettanto lungo.
Qui entra in gioco ancora una volta la chimica della batteria e, come vedremo in seguito, alcune combinazioni sono in grado di rispondere a requisiti di tempo, temperatura e tensione molto stringenti.
Per questo motivo le caratteristiche che andremo ad analizzare rendono più adatte per alcuni dispositivi, sia ad uso industriale che domestico le batterie primarie.
Per meglio comprendere i motivi della scelta, prendiamo ad esempio il telecomando della TV e il sensore volumetrico wireless di un impianto anti intrusione. Cosa hanno in comune questi due dispositivi?
Senza ombra di dubbio hanno un assorbimento di energia che non presenta picchi particolari, pertanto richiederanno alla batteria una tensione moderata e un tempo di scarica che sia il più lungo possibile.
Tuttavia va anche considerata la frequenza di sostituzione, poiché per quanto lungo possa essere il tempo di scarica non sarà mai infinito; in questo caso la sostituzione delle batterie del telecomando non andrà ad interrompere una funzione importante, mentre nel caso del sensore wireless le cose cambiano parecchio.
E lo stesso esempio può essere fatto con altri dispositivi come sensori di fumo, sistemi di gas metering, come anche alcuni dispositivi wearable medicali.
Tipologia di chimica
Come detto, per ogni particolare utilizzo vi sono chimiche in grado di soddisfare i relativi requisiti. Va anche considerato, in relazione alle dimensioni del dispositivo che per una stessa chimica possono esistere formati differenti in modo da adattarsi agli spazi interni disponibili e al tipo di ambiente che può anche essere particolarmente gravoso.
Litio e Diossido di Manganese (LiMnO2)
Questa combinazione vede ampio utilizzo attraverso il formato a bottone (tipo CR2032) ma anche in formati come la CR123A. Indipendentemente dai formati, la tensione nominale è di 3,00 V e un valore di cut off di 2,00 V, le correnti sono comprese nell’intervallo tra 100 e 8-900 mA con impulsi sovrapposti fino a 5 A.
Questa chimica assicura una tensione stabile in relazione a valori di temperatura di esercizio molto differenti, un basso tasso di autoscarica, una curva di scarica costante e una lunga durata operativa – minimo 1 anno per le pile a bottone e fino a 5 per altri formati.
Come densità energetica il LiMnO2 può raggiungere un valore di 280 Wh/kg per i formati tipo CR123 e di circa 80 Wh/kg per le pile a bottone.
Questa chimica ha un eccellente resistenza alla passivazione, un elettrolita non infiammabile e la capacità di mantenere a lungo le proprie caratteristiche durante lo stoccaggio a temperature non controllate.
La temperatura di esercizio compresa fra i – 20 e + 60 °C, rende queste batterie estremamente flessibili e date le dimensioni contenute, possono essere impiegate nei dispositivi di allarme (in particolare nei sensori wireless), nei rilevatori di fumo, nel gas metering, nell’automazione industriale e in tutte quelle applicazioni dove non è possibile effettuare la ricarica della batteria.
Litio Cloruro di Tionile (Li-SOCl2)
Questa chimica si distingue in particolar modo dalle altre innanzitutto per la densità energetica che supera i 500 Wh/kg di materiale; tanto per fare un paragone, l’LFP che è si ricaricabile con tensione nominale simile (3,2 contro i 3,6 V del Li-SOCl2), ma che tuttavia non supera i 120 Wh per kg.
Da questo si evince che il Litio Cloruro è una chimica che può garantire prestazioni particolari: queste batterie possono arrivare anche a una durata di 20 anni.
A seconda della tipologia costruttiva le Li-SOCl2 sono in grado di erogare valori nominali di corrente di pochi μA e impulsi periodici tipici compresi in un range fra 5 e 150 mA per quanto riguarda le bobinate mentre le spiralate hanno correnti di base di qualche mA, impulsi periodici fra 50mA e 2A.
Il range di temperatura di esercizio è molto esteso, fra – 60 e +150 °C.
Caratteristiche prestazionali a confronto
A pari condizioni ambientali, ossia a 20 °C, possiamo notare una netta differenza fra le curve di scarica del LiMnO2 e Li-SOCl2.
La pressoché completa linearità del Litio Cloruro di Tionile consente a questa chimica una prestazione costante nel tempo, senza picco di scarica e punto di cut-off esteso in valori temporali.
Per quanto riguarda il Litio Cloruro di Tionile, a seconda del carico applicato (da poco più di 50 ohm fino a oltre 12 K ohm) e dalla capacità della batteria, è evidente come ogni singola curva tenda ad avere dinamiche assai simili pur avendo tensioni nominali in un range fra 3.3 e il valore tipico di 3.6 V.
Una curva di scarica di questo tipo può essere comparabile con quella delle batterie ricaricabili LFP le quali sono, in modo analogo alle Li-SOCl2 adatte ad un uso prolungato e un ciclo di vita lungo.
In sostanza il Litio Cloruro di Tionile non ha caratteristiche del “tutto e subito” in termini di potenza di scarica il che le rende perfette per un uso continuativo e duraturo.
Al contrario, il Litio Diossido di Manganese ha una curva leggermente meno lineare. Questa chimica possiede una costanza prestazionale in relazione al valore di tensione nominale di 3.00 V la cui curva tende a discendere in modo progressivo fino a circa 2.6 V punto in cui la curva scende in modo più repentino fino al cut-off.
I carichi utilizzati per la determinazione sono radio, orologi e telecomandi. Anche in questo caso l’angolo di discesa richiama in qualche modo quello del Litio Nickel Cobalto Manganese ricaricabile, pur avendo tensioni nominali ben diverse; 1,5 V contro oltre il doppio (3,7 V).
A differenza del carico applicato, la batteria Alcalina presenta lievi differenze nella parte iniziale ma in particolare in quella porzione di curva che precede il cut off e che riporta “finali” diversi.
Quale chimica scegliere?
In modo del tutto analogo alle proprietà delle chimiche utilizzate nelle batterie ricaricabili, anche nelle celle primarie non vi è una chimica migliore o peggiore ma una tipologia che risponde ai requisiti di uno specifico dispositivo.
Ad esempio nella sensoristica di segnalamento e rilevazione (fumo, gas, presenza umana, ecc.…) si tenderà a scegliere una modalità di erogazione più lineare possibile, sia per evitare interruzioni causate da una scarica precoce, sia per le operazioni di sostituzione delle batterie.
Va anche considerato che in ambito industriale, con la proliferazione dei dispositivi IIoT come anche dei dispositivi wearable, la scelta della tipologia di batterie si sta orientando non tanto verso gli aspetti prestazionali quanto quelli di continuità: i dati, la loro raccolta e la relativa trasmissione diventano priorità assoluta.
Anche nel caso di dispositivi wireless, sempre a livello industriale, come ad esempio quelli sempre più utilizzati per le operazioni di picking guidato, richiedono un ciclo di vita relativamente lungo (circa un paio di anni).
Ultima considerazione, ma non meno importante, è l’aspetto del power consumption che sta condizionando (positivamente) la progettazione di tutta la componentistica elettronica.
Negli ultimi anni il livello di assorbimento dei dispositivi si è infatti drasticamente ridotto, in quelli consumer ma in particolar modo in quelli per impiego industriale e ciò ha permesso di sfruttare in modo ancora migliore le varie proprietà della chimica delle batterie aumentando ulteriormente la durata utile
Autore: Roberto Romita – Industrial Key Account Manager – Industrial Division di Sparq
CELLIA vince Premio Compasso d’Oro ADI 2024. La facciata interattiva per immobili più efficienti e tecnologici è ideata da Progetto CMR e sviluppata con Gruppo Focchi.
Mitsubishi Electric è partner del progetto “CELLIA®”
Le nostre abitazioni e uffici sono diventati ormai spazi che devono offrire un’esperienza di qualità, luoghi confortevoli che si adattano al cambiamento climatico spingendosi sempre più nella direzione della sostenibilità, della sicurezza e della flessibilità. È proprio nel rispetto di tutte queste esigenze che è nato “CELLIA®” – ideato da Progetto CMR, sviluppato e brevettato in sinergia con il Gruppo Focchi – un nuovo modello di facciata interattiva completamente personalizzabile nelle finiture, nelle dimensioni e nei livelli prestazionali, interamente realizzato in stabilimento mediante sistemi di ingegnerizzazione evoluta.
CELLIA® consente l’integrazione, in un’unica cellula interattiva, dell’impianto di climatizzazione e ventilazione, del cablaggio, dei sistemi schermanti (fissi con brise soleil verticali/orizzontali e mobili mediante tende tecniche), della produzione energetica.
Per la climatizzazione, in fase prototipale, la società di progettazione integrata Progetto CMR ha selezionato le soluzioni di Mitsubishi Electric che, per la loro adattabilità, si installano agilmente nella cellula della facciata. Potendo contare su un’estrema versatilità, CELLIA® con i sistemi dell’azienda giapponese può essere adottata in qualsiasi tipologia di edificio sia su opere ex-novo sia su strutture esistenti senza necessità di spostare le persone che vi abitano e vi lavorano.
È proprio grazie all’innovazione contenuta all’interno di questo progetto, che CELLIA® è entrata nella rosa dei finalisti per poi aggiudicarsi il prestigioso Compasso d’Oro ADI – premio nato nel 1954 da un’idea di Gio Ponti per valorizzare la qualità dei prodotti del design italiano – dichiarata dal Ministero per i Beni e le Attività Culturali di “eccezionale interesse artistico e storico”.
“Siamo davvero onorati di aver aderito a questo progetto che si è rivelato essere così valido e all’avanguardia tanto da essere insignito del prestigioso Compasso d’Oro ADI. Grazie alla partecipazione al visionario progetto CELLIA® di Progetto CMR con Gruppo Focchi stiamo contribuendo a rimodellare e dare slancio al comparto delle costruzioni in un modo del tutto nuovo”, ha dichiarato Fabrizio Maja, Branch Vice President di Mitsubishi Electric.
Mitsubishi Electric Corporation, con oltre 100 anni di esperienza nella fornitura di prodotti affidabili e di alta qualità, è riconosciuta quale azienda leader a livello mondiale nella produzione, nel marketing e nella commercializzazione di apparecchiature elettriche ed elettroniche utilizzate nell’informatica e nelle telecomunicazioni, nella ricerca spaziale e comunicazioni satellitari, nell’elettronica di consumo, nella tecnologia per applicazioni industriali, nell’energia, nei trasporti e nelle costruzioni.
Nell’area EMEA è presente dal 1969 con venti filiali: Regno Unito, Germania, Francia, Italia, Spagna, Portogallo, Paesi Bassi, Svezia, Irlanda, Repubblica Ceca, Belgio, Russia, Polonia, Slovacchia, Turchia, Emirati Arabi Uniti, Norvegia, Ungheria, Romania e Grecia. La filiale italiana, costituita nel 1985, opera con tre divisioni commerciali: Climatizzazione – climatizzazione per ambienti residenziali, commerciali e industriali, riscaldamento, deumidificazione e trattamento aria; Automazione Industriale e Meccatronica – apparecchi e sistemi per l’automazione industriale; Automotive – sistemi e componenti per il controllo dei dispositivi di auto e moto veicoli. Viene inoltre supportata la vendita per i Semiconduttori – componentistica elettronica.
Mitsubishi Electric arricchisce la società con la tecnologia nello spirito del suo corporate statement “Changes for the Better”.
Decreto Aree Idonee demanda a Regioni. Il Coordinamento FREE Fonti Rinnovabili ed Efficienza Energetica prevede probabile caos normativo che non farà raggiungere gli obiettivi del Pniec, con perdita di Pil e di posti di lavoro.
“Apprendiamo che il Decreto Aree Idonee è finalmente stato pubblicato in Gazzetta Ufficiale il 2 luglio 2024 e constatiamo con amarezza che, in pratica, si demanda tutto alle regioni. Di fatto, in base a quanto previsto nel Decreto, ogni regione potrà stabilire i suoi criteri per l’individuazione delle aree idonee, con una conseguente probabile disomogeneità di approcci da regione a regione.
È esattamente l’opposto di ciò che sarebbe stato logico attendersi dal Decreto, il quale avrebbe dovuto indicare i criteri di riferimento in modo specifico per poi demandare alle regioni la sola mappatura territoriale. – afferma il presidente del Coordinamento FREE, Attilio Piattelli – Ci chiediamo allora perché ci siano voluti ben 930 giorni (oltre due anni e mezzo) dalla pubblicazione della 199/2021 perché il Decreto vedesse la luce visto che, per delegare tutto alle regioni, sarebbe stato sufficiente solo qualche giorno”.
Preoccupa il probabile caos normativo che deriverà da tutto ciò cosa che avrà come risultato quello di disincentivare gli investitori, nazionali ed esteri, dall’investire nello sviluppo delle rinnovabili in Italia, perdendo così punti di Pil e posti di lavoro.
Duole quindi constatare che con il Decreto Aree Idonee, il Governo e i ministeri competenti pongono in essere azioni che non sono assolutamente in linea con il raggiungimento dell’obiettivo +80 GW di nuove rinnovabili al 2030 indicato nel Decreto stesso.
Il Coordinamento FREE (Coordinamento Fonti Rinnovabili ed Efficienza Energetica) è un’Associazione che raccoglie attualmente, in qualità di Soci, 24 Associazioni in toto o in parte attive in tali settori, oltre ad un ampio ventaglio di Enti e Associazioni che hanno chiesto di aderire come Aderenti (senza ruoli decisionali) ed è pertanto la più grande Associazione del settore presente in Italia.
Il Coordinamento FREE ha lo scopo di promuovere lo sviluppo delle rinnovabili e dell’efficienza energetica nel quadro di un modello sociale ed economico ambientalmente sostenibile, della decarbonizzazione dell’economia e del taglio delle emissioni climalteranti, avviando un’azione più coesa delle Associazioni e degli Enti che ne fanno parte anche nei confronti di tutte le Istituzioni.
Premio per lo Sviluppo Sostenibile termine prorogato: c’è tempo fino al 30 luglio per partecipare. La Fondazione per lo Sviluppo Sostenibile ed Ecomondo-Italian Exhibition Group istituiscono per l’anno 2024, la 14ma Edizione del Premio destinato a Imprese, start up e Amministrazioni Locali Italiane o che operano anche nel territorio italiano, che si siano particolarmente distinte per eco-innovazione ed efficacia dei risultati ambientali ed economici, nonché del loro potenziale di diffusione.
Il Premio ha avuto, in più edizioni, l’Adesione del Presidente della Repubblica Italiana. Per l’anno 2024 il Premio per lo sviluppo sostenibile è articolato in 3 settori: Economia Circolare, Neutralità climatica e soluzioni Nature Positive, Edilizia green.
Per l’anno 2024 il Premio per lo sviluppo sostenibile è articolato in 3 settori (è possibile partecipare a un solo settore):
1 – Settore Economia Circolare suddiviso in:
— Sezione Imprese, in collaborazione con il Circular Economy Network
— Sezione Startup per gli imballaggi, in collaborazione con il CONAI
2 – Settore Edilizia Green: efficienza energetica, rinnovabili, materiali innovativi rivolto ad Imprese/Startp e Amministrazioni locali, con la partecipazione di ENEA
3 – Sezione neutralità climatica e soluzioni nature positive rivolto ad Amministrazioni locali e/o Aziende Multiutility e/o partecipate, in collaborazione con il Green City Network, Italy for Climate e GSE – Gestore Serivizi Energetici
La premiazione avrà luogo a Ecomondo, presso il quartiere fieristico di Rimini, giovedì 7 Novembre 2024.
Per la sezione Startup Imballaggi con CONAI, la premiazione avverrà in occasione della Conferenza Nazionale dell’Industria del riciclo in programma il 12 dicembre 2024 a Milano in media partnership con Pianeta 2030, il Corriere della Sera.
Il Premio per lo Sviluppo Sostenibile, dedicato alle eccellenze italiane nel campo della green economy, è una iniziativa della Fondazione per lo sviluppo sostenibile e di Ecomondo-Italian Exhibition Group e ha ricevuto sin dal primo anno l’Adesione del Presidente della Repubblica. Non ha finalità lucrative, è aperto a una libera e gratuita partecipazione e punta a far emergere e promuovere i migliori progetti e iniziative italiane nel settore.
La Fondazione per lo Sviluppo Sostenibile grazie a oltre 15 anni di studi, ricerche e iniziative, è diventata un autorevole punto di riferimento per i principali settori e protagonisti della green economy. Punta con convinzione su un Green Deal per il rilancio dell’Italia, per evitare che la crisi alimenti un arretramento delle scelte green e per affrontare le sfide ambientali come nuove opportunità. Dispone di un patrimonio di esperienze, di conoscenza delle tematiche e di credibilità, acquisito con anni di serio lavoro, che viene messo al servizio di un impegno civile e ambientale, in particolare a supporto di imprese e organizzazioni che condividono un comune percorso di sostenibilità e di responsabilità. Punta sull’aggiornamento continuo, sulla diffusione di quali?cate pubblicazioni, sulla promozione di incontri di informazione e confronto, sul dialogo e il coinvolgimento delle istituzioni e delle forze sociali, su attività e reti sui temi strategici della green economy.
Italian Exhibition Group SpA, ha maturato negli anni, con le strutture di Rimini e Vicenza, una leadership nell’organizzazione di eventi e da oltre 70 anni organizza fiere e congressi in Italia e nel mondo. La sua mission è quella di offrire ai Partner nazionali e internazionali opportunità di affari concrete, contenuti e servizi ad alto valore aggiunto, occasioni d’incontro. IEG, nel complesso delle sedi espositive e congressuali di Rimini e Vicenza, organizza annualmente oltre 56 fiere fra organizzate o ospitate, e oltre 126 eventi congressuali. Con i propri eventi, piattaforme di incoming buyer e outgoing di aziende, società controllate e joint-venture, IEG ha sviluppato un network globale che attrae, affianca e promuove le industries di riferimento del Gruppo. IEG ha sviluppato attività – anche attraverso joint-ventures con organizzatori globali o locali, come ad esempio negli Stati Uniti, Emirati Arabi Uniti, Arabia Saudita, Cina, Messico, Germania, Singapore, Brasile – che l’hanno posizionata tra i principali operatori europei del settore. Nel 2024, Ecomondo, ecosistema della transizione ecologica, l’evento internazionale di riferimento in Europa e nel bacino del Mediterraneo per le tecnologie, i servizi e le soluzioni industriali nei settori della green and circular economy si terrà a Rimini dal 5 al 7 novembre.
La scadenza per le candidature è prorogata al 30 luglio 2024.
www.premiosvilupposostenibile.org