Spiegazione del nome

Si riferisce alla durata di tempo per cui una batteria può fornire energia dopo essere stata completamente caricata, che solitamente dipende da fattori quali la potenza del carico, la temperatura ambientale e la profondità di scarica.
I principali fattori di influenza includono la capacità della batteria (Ah) e la corrente di carico (A), la velocità di scarica, le condizioni di temperatura (le basse temperature possono ridurre notevolmente il tempo di esecuzione) e il grado di invecchiamento (attenuazione della capacità).

Intervallo di tensione minimo e massimo consentito durante il funzionamento della batteria; il superamento di tale intervallo può comportare un degrado delle prestazioni o rischi per la sicurezza.
Dal punto di vista della sicurezza:
La sottotensione può causare la deposizione di litio sull'elettrodo negativo e la distruzione dell'interfaccia solido-elettrolitica (SEI).
La sovratensione può innescare una fuga termica, lo sviluppo di gas e la decomposizione dell'elettrolita.

Si riferisce agli scenari applicativi con minore richiesta di potenza/energia dopo che la batteria è stata ritirata (in genere, la capacità è scesa al di sotto dell'80%), come l'accumulo di energia.
Estendere il ciclo di utilizzo delle batterie, migliorare l'utilizzo delle risorse, ridurre le emissioni di carbonio dell'intero ciclo di vita dei veicoli elettrici e promuovere la riduzione dei costi dei sistemi di accumulo di energia.

L'autoscarica è il fenomeno per cui la carica (capacità) di una batteria diminuisce naturalmente nel tempo a causa di processi chimici o fisici interni quando non è collegato alcun carico esterno.
Fattori influenzanti
Temperatura: la velocità di autoscarica raddoppia circa per ogni aumento di 10°C.
Invecchiamento della batteria: il danneggiamento o l'ispessimento della pellicola SEI (Solid Electrolyte Interface) aggraveranno l'autoscarica.
Stato di carica (SOC): negli stati di alta tensione, le reazioni collaterali sono più attive, con conseguente autoscarica più significativa.
Purezza del materiale: le impurità (come Fe, Cu) possono causare corrosione elettrochimica, aumentando l'autoscarica.

Un modello semi-empirico si riferisce a un modello matematico che combina leggi fisiche con dati sperimentali per adattare il comportamento delle prestazioni della batteria (come capacità, resistenza interna, durata, SOC/SOH) al variare delle condizioni di utilizzo. Questo tipo di modello bilancia l'interpretabilità della teoria con la flessibilità degli approcci basati sui dati ed è ampiamente utilizzato in settori come i sistemi di gestione delle batterie (BMS), la previsione dell'invecchiamento e la gestione termica.

Gli offset dei sensori si riferiscono all'errore sistematico o offset tra i valori di lettura dei sensori (ad esempio sensori di tensione, corrente e temperatura) nel sistema di gestione della batteria (BMS) e le quantità fisiche effettive.

Funzione/Ruolo: Sebbene si tratti di un errore, questa deviazione viene spesso corretta tramite calibrazione o compensazione algoritmica nella progettazione del sistema per garantire valutazioni accurate del controllo SOC/SOH/temperatura.

Il separatore è una pellicola porosa posta tra i poli positivo e negativo della batteria, che consente il passaggio degli ioni ma impedisce il contatto diretto tra gli elettroni, prevenendo così i cortocircuiti.

Funzioni/Ruolo:

Assicurare l'isolamento elettrico all'interno della batteria
Consentire agli ioni di litio di migrare liberamente
Ottenere la funzione di "arresto termico" fondendo i pori chiusi ad alte temperature

Il livello di gravità indica il livello di gravità del guasto della batteria in eventi di sicurezza o di prestazioni, comunemente utilizzato nell'analisi FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) e nella valutazione della sicurezza.

Funzione/Ruolo:
Quantificare il grado di impatto del fallimento per agevolare il processo decisionale.
Insieme a Occurrence (frequenza di occorrenza) e Detection (rilevabilità), costituiscono l'analisi RPN.

Il silicio è un materiale anodico ad alta capacità per batterie agli ioni di litio, con una capacità specifica teorica di circa 3579 mAh/g (rispetto ai 372 mAh/g della grafite), che può immagazzinare ioni di litio formando leghe litio-silicio (come Li15Si4). Durante il processo di carica, gli ioni di litio vengono incorporati nel silicio per formare una lega; durante la scarica, gli ioni di litio vengono estratti.

La ricarica lenta si riferisce al processo di ricarica di una batteria a una velocità inferiore (solitamente ≤ 0.3 °C), più delicata rispetto alla ricarica rapida. Il processo di ricarica lenta richiede più tempo, ma può ridurre efficacemente lo stress termico e il tasso di invecchiamento dei materiali.
vantaggi:
La generazione di calore è bassa e la pressione di gestione termica è bassa;
Può rallentare significativamente il degrado della capacità e prolungare il ciclo di vita;
È più favorevole al mantenimento della stabilità degli elettroliti e alla prevenzione della formazione di gas.

Il SoC (State of Charge) rappresenta la percentuale della capacità residua della batteria rispetto alla sua capacità nominale, ed è un indicatore fondamentale per la valutazione del "livello di carica" della batteria. La stima del SoC si riferisce al processo di calcolo della capacità residua attuale della batteria attraverso vari metodi e modelli. Poiché il "livello di carica" della batteria non può essere misurato direttamente, deve essere stimato indirettamente attraverso parametri misurabili esterni (come tensione, corrente, temperatura, ecc.).

Gli ossidi stratificati di sodio sono un tipo di materiale catodico per batterie agli ioni di sodio con una struttura cristallina stratificata, solitamente con formula generale NaxMO₂ (dove M è un metallo di transizione, come Ni, Mn, Fe, ecc.). La loro caratteristica strutturale è che tra gli strati di ossido del metallo di transizione sono presenti strati di ioni sodio, il che facilita l'inserimento e l'estrazione degli ioni sodio.

Nel settore delle batterie, gli ossidi stratificati di sodio sono uno dei materiali catodici fondamentali per lo sviluppo di batterie agli ioni di sodio e hanno ricevuto grande attenzione grazie alla loro elevata capacità di accumulo di sodio, all'elevata densità energetica e al processo di preparazione relativamente maturo. Le loro prestazioni influiscono direttamente sulla capacità, sulla durata e sul costo delle batterie agli ioni di sodio e sono uno dei materiali chiave per realizzare applicazioni di accumulo di energia a basso costo e su larga scala.

Le batterie agli ioni di sodio sono dispositivi di accumulo di energia elettrochimici che sfruttano l'intercalazione e la deintercalazione di ioni sodio tra gli elettrodi positivo e negativo per ottenere la carica e la scarica. Analogamente alle batterie agli ioni di litio, le risorse di sodio sono più abbondanti e il costo è inferiore, il che le rende particolarmente adatte a scenari di accumulo di energia a basso costo e su larga scala, come la regolazione del carico di picco della rete elettrica. Si stanno sviluppando rapidamente in termini di miglioramento delle prestazioni e promozione della commercializzazione.

SOHc (Stato di salute – Capacità) si riferisce al valore quantitativo dello stato di salute della capacità della batteria e l'intervallo di confidenza indica l'intervallo di confidenza statistica di questo valore stimato.
Migliorare la trasparenza e l'affidabilità della stima dello stato di salute della batteria
Utilizzato nei sistemi BMS per valutare l'incertezza degli algoritmi di stima SOH
Supportare i team operativi nel processo decisionale (se sostituire, se continuare a utilizzare)

L'SEI è uno strato di pellicola passivante su scala nanometrica che si forma spontaneamente sulla superficie dell'elettrodo negativo durante il primo processo di carica della batteria. Può impedire all'elettrolita di continuare a reagire con l'elettrodo, consentendo al contempo agli ioni di penetrare, garantendo il normale funzionamento della batteria. Nei sistemi di batterie agli ioni di litio e agli ioni di sodio, la stabilità dell'SEI gioca un ruolo cruciale in termini di durata del ciclo, sicurezza ed efficienza.

Le batterie allo stato solido utilizzano elettroliti solidi in sostituzione dei tradizionali elettroliti liquidi, migliorando la stabilità termica e la sicurezza, e si prevede che raggiungeranno una maggiore densità energetica. Sono al centro della ricerca sulla prossima generazione di tecnologie per batterie ad alte prestazioni, particolarmente adatte ai veicoli elettrici, all'accumulo di energia ad alta sicurezza e al settore aerospaziale.

Nel settore delle batterie, la standardizzazione si riferisce alla definizione di specifiche tecniche, metodi di prova e requisiti di sicurezza unificati, al fine di migliorare l'interoperabilità, la sicurezza e l'efficienza di accesso al mercato dei prodotti a batteria. È di grande importanza per promuovere lo sviluppo coordinato della filiera industriale, facilitare l'implementazione della tecnologia e promuovere il commercio internazionale.

Gli algoritmi di stima dello stato sono una classe di strumenti matematici utilizzati per la stima in tempo reale degli stati operativi critici delle batterie (come lo stato di carica (SOC), lo stato di salute (SOH), ecc.). Tra i filtri più comuni figurano il filtro di Kalman, il filtro di Kalman esteso e così via. Sono il cuore del sistema di gestione della batteria (BMS) e influiscono direttamente sulla sicurezza, sulla gestione delle prestazioni e sulla previsione della durata del sistema di batterie.

Il SoC rappresenta la percentuale di energia attualmente immagazzinata nella batteria rispetto alla sua capacità massima disponibile, solitamente espressa come 0% (completamente scarica) e 100% (completamente carica). Il SoC è un indicatore chiave per misurare l'energia residua della batteria, simile all'indicatore del livello del carburante di un'auto. Nel settore delle batterie, il SoC è un parametro fondamentale nel sistema di gestione della batteria (BMS), utilizzato per guidare la programmazione energetica, il controllo di carica-scarica e la protezione della sicurezza del sistema. Una stima accurata del SoC è fondamentale per prolungare la durata della batteria, migliorare l'efficienza del sistema e garantire la sicurezza operativa, soprattutto in applicazioni come veicoli elettrici e sistemi di accumulo di energia.