BATTERIA AGLI IONI DI LITIO E GELO

Le celle agli ioni di litio, come tutte le altre batterie ricaricabili, non amano il gelo. Le basse temperature aumentano la resistenza interna della batteria e ne riducono la capacità. Le batterie agli ioni di litio funzionano a temperature di congelamento, anche a -20°C, ma la loro capacità utilizzabile è inferiore (ma non in modo drastico) e vengono distrutte (invecchiate) da tale uso. L'uso prolungato a temperature di congelamento danneggia irreversibilmente la batteria e la capacità disponibile si riduce.

QUAL È IL LIMITE DI TEMPERATURA?

In tutte le nostre batterie sigillate (=non apribili) sono presenti celle agli ioni di litio Samsung INR18650-35E. Il produttore indica un intervallo di temperatura compreso tra 10°C e 60°C(temperatura di esercizio - scarica) in cui le batterie possono essere utilizzate (scaricate) e in cui è garantita la loro funzionalità. Panasonic, un altro grande produttore di ottime batterie 18650, specifica un intervallo di scarica fino a -20°C. A mio parere, Samsung è solo più rigorosa (più attenta) nelle specifiche, entrambe le batterie funzionano anche a -20°C. A sostegno di questa mia affermazione, vi riporto un link a un test di batterie su https://lygte-info.dk/, dove un tester danese ha scaricato una batteria Samsung INR18650-36G (3350 mAh) molto simile nel congelatore a -21°C, ottenendo una capacità molto solida. Inoltre, la funzionalità è confermata a -20°C da un documento pdf della NASA intitolato Performance and Safety of COTS 18650 Li-ion cells from Various Manufacturers che esamina in dettaglio la cella Panasonic NCR18650A (3100mAh). Potete fare voi stessi il test nel congelatore, dove di solito si trovano a -18°C.

Studi recenti indicano addirittura che le Li-ion sono utilizzabili a -40°C, assumendo correnti di scarica molto basse.

RIDUZIONE DELLA CAPACITÀ A TEMPERATURE DI CONGELAMENTO

Di quanto si riduce la capacità della batteria alle temperature di congelamento? Non è affatto facile rispondere a questa domanda, poiché la capacità dipende anche dalla corrente di scarica. Inoltre, i grafici mostrano che se la corrente di scarica è estremamente elevata (ad esempio, 4A), la batteria si riscalda gradualmente fino a raggiungere la temperatura normale e la mantiene.

Panasonic NCR18650GA - quando si scarica a 4A a 0°C la batteria ha 3080 mAh, il 92,6% della capacità rispetto a 25°C. [5]

Panasonic NCR18650GA - quando si scarica a 4A a -10°C la batteria ha 2920mAh, l'88% della capacità rispetto a 25°C [5] .

Panasonic NCR18650B - quando viene scaricata a 3,3A a 0°C, la batteria ha 2950mAh, il 90% della capacità rispetto a 25°C. [4]

Panasonic NCR18650B - quando viene scaricata a 3,3A a -10°C, la batteria ha 2800mAh, l'85% della capacità rispetto a 25°C. [4]

Panasonic NCR18650B - se scaricata a 3,3A a -20°C, la batteria ha 2190 mAh, il 67% della capacità rispetto a 25°C. [4]

Panasonic NCR18650A - quando viene scaricata a 0,62A a 0°C, la batteria ha 2550mAh, l'86% della capacità rispetto a 25°C. [2]

Panasonic NCR18650A - quando viene scaricata a 0,62A a -10°C, la batteria ha 2400mAh, l'80,5% della capacità rispetto a 25°C. [2]

Panasonic NCR18650A - quando viene scaricata a 0,62A a -20°C, la batteria ha 1400mAh, ovvero il 47% della capacità rispetto a 25°C. [2]

Panasonic INR18650-35E - se scaricata a 3,4A a -10°C, la batteria ha una capacità del 40% rispetto a 25°C. [3]

SI ESAURISCE LA BATTERIA UTILIZZANDOLA IN CONDIZIONI DI GELO?

Sì, l'utilizzo di una batteria agli ioni di litio a temperature inferiori a 0°C la distrugge irreversibilmente (invecchiamento della batteria). Più bassa è la temperatura, più la batteria invecchia. Se la corrente di scarica è bassa (ad esempio, C/10 = 0,34A), il danno non è grave. In caso di correnti di scarica elevate, il danno è già significativo. Tuttavia, ci sono anche studi che indicano che le correnti di scarica più elevate non causano necessariamente più danni di quelle basse, perché la batteria può riscaldarsi gradualmente fino a raggiungere una temperatura migliore con un flusso di corrente elevato. In ogni caso, a prescindere dalla verità, la batteria viene danneggiata dall'uso a temperature inferiori allo zero.

Un danno molto maggiore è causato dalla carica delle celle a temperature di congelamento, che provoca la formazione di strati sulla superficie degli elettrodi che riducono la capacità disponibile.

COME PROTEGGERE LE BATTERIE DAL GELO?

È sempre necessario valutare personalmente le condizioni. Non è necessario nascondere la batteria per brevi percorsi (30 minuti), poiché è improbabile che si raffreddi in così poco tempo. Per attività più lunghe in condizioni di freddo e vento (la temperatura sensibile è ancora più bassa), è necessario nascondere la batteria sotto lo strato di abbigliamento esterno o isolarla dal freddo in qualche modo, ad esempio utilizzando la nostra tasca softshell.

Se vi trovate in una situazione seria e avete bisogno di luce, allora dimenticate le batterie e salvate la vostra vita: un solo utilizzo in condizioni di gelo non distruggerà o danneggerà sensibilmente la batteria. Solo un uso prolungato la danneggia.

FONTI

[1] Battery University - Test e sicurezza delle batterie, https://batteryuniversity.com/learn/article/battery_testing_and_safety

[2] Prestazioni e sicurezza delle celle COTS 18650 agli ioni di litio di vari produttori, PDF, NASA, 2013

[3] Specifiche del prodotto Samsung INR18650-35E, PDF, Samsung SDI, 2015

[4] Specifiche del prodotto Panasonic/Sanyo NCR18650B, PDF, Panasonic/Sanyo

[5] Specifiche del prodotto Panasonic/Sanyo NCR18650GA, PDF, Panasonic/Sanyo

[6] Test sulle prestazioni e sulla sicurezza delle celle Panasonic Li-ion NCR 18650 da 2,9Ah, PDF, NASA, 2009