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La batteria LiPo è un tipo di batteria ricaricabile utilizzata per alimentare dispositivi consumer, tra cui droni e telefoni. Conoscere l'aspetto che ne compromette la durata può rivelarsi essenziale non solo per chi produce e utilizza queste batterie e deve massimizzarne le prestazioni, ma anche per estenderne la vita. Anche se queste batterie offrono buoni vantaggi rispetto alle alternative, presentano comunque delle debolezze che influenzano la loro durata. In questo documento si fornisce una spiegazione su come il caricabatterie, la profondità di scarica, la temperatura e le condizioni di conservazione influenzano le prestazioni della batteria LiPo.
L'impatto dei cicli di carica e della profondità di scarica
Alcuni fattori importanti che influenzano la durata di una batteria LiPo includono il ciclo di carica. Un ciclo di carica si riferisce alla scarica completa di una batteria, seguita da una ricarica completa, dal livello minimo (0) al massimo (100), in ogni caso. Nella pratica, l'applicazione software considera solo un flusso di PDC poiché si verificano frequentemente scariche parziali. Per fare un esempio, se un dispositivo utilizza il 25 percento di carica da un totale iniziale del 100 percento, non significa che abbia completato un intero ciclo. Una batteria LiPo è generalmente in grado di sopportare un numero di cicli compreso tra 300 e 500 prima che la capacità diminuisca significativamente.
Un fattore determinante per la durata della batteria è la profondità di scarica (DoD). La DoD indica la frazione della capacità della batteria utilizzata prima di ricaricarla. Un esempio è rappresentato da una batteria che può essere caricata al 50% e scaricata nuovamente al 50%, con una DoD del 50%. Esperimenti hanno dimostrato ripetutamente che la DoD può essere ridotta per prolungare notevolmente la vita della batteria. Una batteria con una DoD del 20% presenta una vita ciclica molto più lunga prima del guasto, potenzialmente superiore al doppio rispetto a una batteria con una DoD elevata, ad esempio una che viene ripetutamente scaricata fino all'80%. Questa relazione esiste perché il degrado è accelerato da scariche più profonde, che causano maggiore stress sui materiali dell'anodo e del catodo.
Come temperatura e tensione di conservazione influenzano il degrado
La temperatura influisce notevolmente sulla durata delle batterie LiPo. Le batterie funzionano al meglio all'interno della temperatura ambiente, comunemente riconosciuta come 20 °C (68 °F). Quando riscaldate, la reazione chimica all'interno della batteria LiPo si accelera, aumentando temporaneamente la capacità ma degradandola nel lungo termine. Un riscaldamento eccessivo può causare la decomposizione dell'elettrolita e quindi un aumento della resistenza interna, fino al malfunzionamento. D'altro canto, temperature estremamente basse possono impedire alla batteria di fornire corrente, poiché l'efficienza dei processi chimici coinvolti nel funzionamento della batteria è ridotta da una maggiore resistenza.
Inoltre, la tensione di conservazione della batteria LiPo influisce notevolmente sulla sua durata. Le batterie LiPo possono essere conservate a lungo con una carica parziale compresa tra 3,7 e 3,8 volt per cella e non devono essere conservate completamente cariche (4,2 volt per cella) né scariche (al di sotto di 3,0 volt per cella). Lasciare una batteria in stato di carica completo permette alla batteria di assumere una struttura cristallina (lithium plating) che riduce irreversibilmente la capacità. D'altra parte, conservare una batteria a bassa tensione può causare il fenomeno dello scaricamento eccessivo o una riduzione della tensione al di sotto di un livello sicuro, causando danni permanenti.
Conclusione
In sintesi, la durata della batteria al litio polimero ricaricabile dipende da diversi fattori. I cicli di carica e il livello di scarica possono influire notevolmente sulla capacità della batteria prima che questa diminuisca in modo significativo. Nel frattempo, mantenere delle condizioni ambientali ottimali, vale a dire la temperatura e la tensione di conservazione, è ugualmente essenziale per garantire una maggiore salute della batteria. Essendo consapevoli di queste variabili e controllandole, è possibile estendere notevolmente l'utilizzabilità e la vita delle batterie LiPo, in modo che possano continuare ad alimentare i dispositivi a cui sono collegate in diversi modi. Le batterie al litio polimero stanno migliorando grazie a una continua ricerca e sviluppo sulla chimica delle batterie, il che promette soluzioni più stabili e durature.