Batterie per aerei al Litio Ferro Fosfato (LiFePo⁴) (LFP)

Perché questo tipo di batteria è considerato il migliore per un uso aeronautico ?

Stai pensando di cambiare la tua obsoleta batteria al piombo ?

Vorresti rimuoverai istantaneamente dal tuo aereo più di 5Kg o più rispetto a una batteria al piombo acido, oltre a vedere un aumento significativo della potenza di avviamento ?

I questo articolo analizzeremo le caratteristiche di queste batterie confrontandole con altri tipi di batterie in uso in campo aeronautico. Ne scopriremo tutti i segreti per capire perché sono la scelta migliore per il nostro aereo.

La batteria al litio-ferro-fosfato (in breve chiamata anche "LFP") è un tipo di batteria ricaricabile, nello specifico una batteria agli ioni di litio, che utilizza il litio-ferro-fosfato come materiale catodico.

Queste batterie utilizzano la chimica del litio, perciò condividono con essa gli stessi vantaggi e svantaggi. I vantaggi chiave delle batterie LiFePO4, rispetto alle LiCoO2, sono una maggiore resistenza termica, una maggiore resistenza all'invecchiamento, una più alta corrente di picco e una leggerezza impareggiabile.

Energia/peso 90-110 Wh/kg
Energia/volume 220 Wh/L
Potenza/peso >3000 W/kg

Vantaggi batterie LiFePO4

Tensione di riposo più elevata. La tensione di avviamento di una batteria al piombo è in genere di circa 12,4 V. La tensione di avviamento di una batteria LiFePo4 è di circa 13,28 V. Per una batteria di avviamento, questo è un enorme miglioramento e avvierà rapidamente e facilmente il tuo motore.
Il peso. Circa l'80% più leggero di una batteria al piombo con la stessa classificazione CCA.
Molte batterie LFP hanno una bassa corrente di auto-scarica. A seconda della batteria al piombo, puoi perdere fino al 30% della carica di una batteria al mese. Una batteria LifePo4 perderà tra l'1 e il 2% di carica al mese. Ciò significa che la tua batteria LifePo4 può rimanere per un'intera stagione invernale e avere ancora molta potenza per avviare il motore quando sei pronto per volare. (se hai un velivolo che scarica la batteria, anche quando è spento, scollega il cavo negativo della batteria per la conservazione in modo da non scaricare attivamente la batteria). La soluzione ideale sarebbe quella di usare un caricatore/mantenitore.
La vita media delle LFP, se usate al 90% della capacità nominale, supera abbondantemente i 2.000 cicli completi di vita utile.
Anche sottoposte a grossi carichi, danno una ottima stabilità in tensione.
Punto di infiammabilità più alto: hanno un punto di infiammabilità più alto rispetto alle batterie al litio-ione comuni, il che significa che hanno meno probabilità di prendere fuoco in caso di danno, in un aeromobile è fondamentale la staffa che tiene in posizione e lontana da eventuali urti da oggetti esterni la batteria, discorso che vale pero anche per le batterie tradizionali (acido), inoltre la differenza di peso tra questi tipi di batteria, anche 5-7 kg più leggere rende la possibilità di spostamento accidentale della batteria più remoto dovuto ad una inerzia notevolmente inferiore.
Stabilità termica: hanno una maggiore stabilità termica rispetto alle batterie litio-ione comuni, il che significa che hanno meno probabilità di surriscaldarsi o causare incendi, hanno inoltre una maggiore tolleranza ai cortocircuiti, il che significa che hanno meno probabilità di causare danni accidentali.
Rispetto ad altre tecnologie al litio, le batterie LFP sono soggette ad un effetto di invecchiamento relativamente basso anche se mantenute ad alte temperature.
Sicurezza di utilizzo: le LiFePo4 più evolute hanno un sistema di protezione incorporato contro sovraccarico, sovratemperatura, surriscaldamento e sovratensione garantendo un utilizzo sicuro.
Chimica stabile: la chimica LiFePo4 è più stabile rispetto alle altre batterie al litio, il che significa che hanno meno probabilità di causare danni a lungo termine.

Svantaggi batterie LiFePO4

L'energia specifica di un accumulatore LFP è inferiore a un accumulatore LiCoO2, anche se i vari produttori stanno investendo per risolvere questo divario.
I primi modelli con questa tecnologia avevano degli ulteriori svantaggi appianati con l’avvento delle nuove tecnologie , soprattutto con l’utilizzo di nuovi catodi (2015-2016)
Maggiore attenzione durante la gestione della carica e dello scarico, quindi una elettronica evoluta di gestione delle batterie LiFePo4 è fondamentale per la qualità della batterie in generale.
Prezzo più elevato.

Ecco un esempio grafico di performance di una cella da 3.000 mAh sottoposta a carichi di corrente crescenti:

Fonte wikipedia

Le batterie LiFePo4 della EarthX Made in U.S.A.

Una batteria al litio deve essere monitorata per evitare l'uso continuato di una possibile cella o batteria difettosa che ha esaurito la sua vita utile e non mantiene più la carica, come fanno tutte le batterie con l'età Il sistema di gestione della batteria EarthX (BMS) è progettato per fare esattamente questo. A testimonianza della qualità e della sicurezza di questo design della batteria, EarthX è la prima azienda al mondo a realizzare una batteria al litio da 12 V approvata dalla FAA per il mercato aeronautico e dispone di una batteria al litio da 24 V approvata dalla FAA. Questo è un mercato estremamente regolamentato dal governo con anni di test e prove della sicurezza e delle prestazioni delle batterie EarthX. Non troverai nessun altro marchio con questo livello di approvazione.

Sicurezza:

LiFePO4 è un materiale intrinsecamente più sicuro rispetto al LiCoO2 e alla controparte al manganese. Il legame Fe-P-O è più forte del legame Co-O così, nel caso cui non vengano rispettate le condizioni operative (cortocircuito, surriscaldamento, ecc.) gli atomi di ossigeno sono più difficili da rimuovere. Questa stabilità della reazione redox, Le reazioni di ossidoriduzioni o redox sono reazioni nelle quali si ha variazione del numero di ossidazione ( n. o . ) di ioni o atomi. La specie chimica che si ossida cede elettroni ed aumenta il numero di ossidazione. La specie chimica che si riduce acquista quegli elettroni, diminuendo il numero di ossidazione. oltre a stabilizzare la cella, aiuta anche il trasferimento dell'energia. Solo le temperature superiori agli 800 °C possono rompere il legame ossigeno: ciò assicura un ampio range sopportabile di temperature rispetto al LiCoO2.[8]

Poiché il litio tende a migrare all'esterno del catodo della cella LiCoO2, lo ione CoO2 causa un'espansione non lineare, che procura danni strutturali alla cella. I vari stati del litio nella formula LiFePO4 sono strutturalmente simili, così le celle LiFePO4 sono strutturalmente più stabili rispetto alla controparte LiCoO2

Di seguito un paragone tra una batteria CoO2 Odyssey Pc680 molto diffusa nel mondo dei velivoli ultraleggeri paragonata con un modello EarthX ETX680 ideale per il Rotax 912/914 ( per il 912is si richiede un modello superiore ETX900 )

Tensione: ETX680: 13,2 V | Odyssey Pc680: 12V
Peso: ETX680: peso 1,86 Kg (4,1 libbre) | Odyssey Pc680 : peso 7 Kg (14,8 libbre)
Ah (1 ora 1C rate): ETX680: 12.4 | Odyssey Pc680 : 12.3
Corrente di avviamento (PCA/CCA): ETX680: 680/320 |Odyssey Pc680: 520/170
Dimensioni (L x P x A): ETX680: 6,5 x 3,1 x 6,6 | Odyssey Pc680: 7,27 x 3,11 x 6,65
Protezione da sovraccarico: ETX680: Sì | Odyssey Pc680 peso 7Kg : no
Protezione da scarica eccessiva: ETX680: Sì | Odyssey Pc680 peso 7Kg: no
Corrente massima di carica dell'alternatore: ETX680: alternatore da 60 A o meno | Odyssey Pc680: non specificato

hai bisogno di una batteria a lunga durata, potente, sicura ed ecologica per sostituire una batteria al piombo obsoleta, rivolgiti al rivenditore EarthX Italia Pegaso Avionics. Con la tecnologia avanzata delle batterie EarthX, puoi vedere vantaggi in termini di prestazioni che superano le tue aspettative. Offriamo batterie da 12 e 24 volt con tutti gli accessori necessari per mantenerle in funzione per anni di utilizzo.

Batteria LiFePo4 ideale per BRP Rotax 912 80hp 100hp: ETX680

Batteria LiFePo4 ideale per BRP Rotax 912is: ETX900

I velivoli sperimentali sono disponibili in tutte le forme e dimensioni!

Da pezzi unici, come Scrappy, progettato e costruito da Mike Patey, a produttori OEM che ne hanno decine di migliaia che volano nei nostri cieli. La serie ETX-Hundred è progettata specificamente per le esigenze di avviamento o batteria di riserva del tuo aereo. Le nostre batterie al litio per aeroplani sono utilizzate con orgoglio da molti produttori di aeromobili ed elicotteri, tra cui Vans Aircraft. Rimuoverai istantaneamente più di 5Kg o più rispetto a una batteria al piombo acido, oltre a vedere un aumento significativo della potenza di avviamento. Le batterie EarthX hanno un sofisticato BMS progettato con ridondanza per sicurezza, affidabilità e prestazioni.

Se ti chiedessi di alleggerire il tuo velivolo ultraleggero di 5Kg cosa elimineresti senza compromettere ovviamente struttura e sicurezza del tuo mezzo ? Compito arduo direi, una mode semplice che fanno i proprietari e di cambiare batteria, solitamente una operazione relativamente semplice. Un aereo più leggero consuma meno carburante diventa più manovrabile e da una maggiore sicurezza in caso di emergenza. Non per entrare in un argomento molto ostico; l’efficienza di un aeroplano, ma solo per considerare quanto in aeronautica il peso del velivolo sia da sempre considerato un priorità.

Costruttori che utilizzano EarthX: