LiFePO4 vs NMC: quale chimica di batteria fa per Lei?

Le power station portatili utilizzano batterie agli ioni di litio, ma non tutte le batterie agli ioni di litio sono uguali. Le due chimiche che troverà nelle schede tecniche sono LiFePO4 (fosfato di ferro e litio, spesso abbreviato in LFP) e NMC (ossido di litio, nichel, manganese e cobalto). Differiscono per durata, margini di sicurezza, peso e comportamento al freddo. Questa guida spiega le differenze in termini semplici, così da poter decidere che cosa conta per il Suo utilizzo.

In breve

LiFePO4 dura molti più cicli di carica, tollera meglio calore e sollecitazioni e non contiene cobalto né nichel. A parità di capacità è un po' più pesante. La maggior parte delle power station attuali la utilizza.
NMC accumula più energia per chilogrammo, quindi le celle sono più leggere e compatte, e si comporta un po' meglio al freddo. In genere è dichiarata per un numero inferiore di cicli.

Se utilizza spesso la Sua power station, per il backup domestico, la vita in camper o l'accumulo solare quotidiano, LiFePO4 è di solito la scelta più durevole. Se il peso conta più di tutto e usa la power station solo occasionalmente, NMC può essere un'opzione ragionevole.

Che cosa significano i nomi

Entrambe sono batterie agli ioni di litio. Il nome si riferisce al materiale dell'elettrodo positivo (il catodo):

LiFePO4: fosfato di ferro e litio. Ferro e fosfato sono materiali abbondanti.
NMC: una miscela di ossidi di nichel, manganese e cobalto. Questa famiglia di chimiche è molto diffusa nelle auto elettriche e nei portatili grazie all'elevata densità energetica.

La chimica determina molte delle proprietà della batteria, ma la qualità delle celle, il sistema di gestione della batteria (BMS) e la progettazione complessiva contano altrettanto.

Durata in cicli

Un ciclo è una scarica e una ricarica complete, oppure diverse parziali che sommate danno la capacità completa. I produttori indicano quanti cicli può compiere una batteria prima che la sua capacità scenda a un determinato livello.

LiFePO4: in genere dichiarata per 3.000–6.000 cicli, fino a quando la capacità scende al 70–80 % del valore originale.
NMC: in genere dichiarata per 500–1.500 cicli, fino a circa l'80 %, a seconda del tipo di cella e del modo in cui viene utilizzata.

In pratica: se si carica e si scarica una volta al giorno, una batteria LiFePO4 dichiarata per 3.000 cicli conserverebbe ancora la maggior parte della sua capacità dopo più di otto anni di utilizzo quotidiano. Una batteria NMC dichiarata per 800 cicli raggiungerebbe lo stesso punto dopo poco più di due anni. Per gite occasionali in campeggio entrambe dureranno molti anni, e l'invecchiamento calendariale (la lenta perdita di capacità nel tempo) diventa il fattore più rilevante.

I valori dichiarati dipendono dalle condizioni di prova, come temperatura, velocità di ricarica e profondità di scarica, perciò vanno confrontati con cautela.

Sicurezza

Entrambe le chimiche sono sicure in prodotti ben progettati con un buon BMS, che monitora tensione, corrente e temperatura e scollega la batteria se qualcosa non va. La differenza sta nei margini:

LiFePO4 è chimicamente più stabile. In genere servono temperature considerevolmente più alte perché si inneschi la fuga termica (una reazione di surriscaldamento incontrollata), e se questa si verifica libera meno energia. Ciò la rende più tollerante a calore, sovraccarica e danni meccanici.
NMC ha una densità energetica maggiore, e un guasto può liberare più energia più rapidamente. La buona qualità delle celle, i circuiti di protezione e la progettazione dell'involucro sono quindi particolarmente importanti.

Qualunque sia la chimica, segua le istruzioni del produttore: non utilizzi una batteria danneggiata o rigonfia, la tenga lontana da fonti di calore e non copra le aperture di ventilazione.

Peso e dimensioni

Le celle NMC accumulano più energia per chilogrammo e per litro rispetto alle celle LiFePO4. A livello di cella la differenza è significativa. In una power station finita, tuttavia, l'involucro, l'inverter, il caricabatterie e l'elettronica aggiungono un peso simile per entrambe le chimiche, per cui la differenza nel prodotto finito è inferiore a quella suggerita dai valori delle celle.

Indicativamente, le power station LiFePO4 della nostra gamma pesano circa 5–7 kg a 500 Wh e circa 11–14 kg a 1.000 Wh. Se deve trasportare una power station a piedi, confronti i pesi effettivi nelle pagine dei prodotti, ad esempio con il nostro strumento di confronto.

Clima freddo

Il freddo influisce su tutte le batterie al litio:

La ricarica sotto circa 0 °C può danneggiare le celle agli ioni di litio di entrambi i tipi. La maggior parte delle power station blocca la ricarica alle basse temperature, a meno che non abbiano un riscaldatore della batteria integrato.
La scarica al freddo è possibile con entrambe le chimiche, ma la capacità disponibile diminuisce. Le batterie NMC in genere forniscono a basse temperature una quota un po' maggiore della loro capacità rispetto alle LiFePO4.

Se utilizza la power station in inverno, la tenga in un veicolo riscaldato o in casa durante la ricarica e verifichi nel manuale l'intervallo di temperatura di esercizio.

Andamento della tensione e display della batteria

LiFePO4 ha una curva di tensione molto piatta: la tensione cambia appena tra circa il 20 % e il 90 % di carica. Questo è un vantaggio per i dispositivi collegati, ma rende più difficile per l'elettronica stimare con precisione la carica residua. Per questo molti produttori consigliano di ricaricare al 100 % di tanto in tanto, in modo che il display possa ricalibrarsi. NMC ha una curva di tensione più inclinata, che rende più semplice la stima della carica.

Costo e materiali

Le celle LiFePO4 evitano cobalto e nichel, che sono costosi e provengono da un numero limitato di fonti. Negli ultimi anni LiFePO4 è diventata la chimica dominante per l'accumulo stazionario e per le power station portatili, anche perché la sua lunga durata in cicli riduce il costo per ogni kilowattora accumulato nell'arco della vita della batteria. Il prezzo di una power station finita, tuttavia, dipende da molti più fattori della sola chimica delle celle: potenza dell'inverter, velocità di ricarica, ingresso solare, connettività ed espandibilità.

Conservazione e autoscarica

Entrambe le chimiche perdono poca carica durante lo stoccaggio. Per la conservazione a lungo termine, la maggior parte dei produttori raccomanda di mantenere la batteria parzialmente carica (spesso intorno al 50–60 %), di conservarla in un luogo fresco e asciutto e di ricaricarla ogni pochi mesi. Alcune power station sono progettate per restare collegate in modo permanente alla rete per l'uso come backup; segua la raccomandazione riportata nel manuale.

Quale scegliere?

Il Suo utilizzo	Chimica consigliata
Backup domestico, tenuto pronto e usato regolarmente	LiFePO4
Accumulo solare quotidiano, vita in camper, baite off-grid	LiFePO4
Frequenti gite in campeggio	LiFePO4, oppure NMC se il peso è determinante
Uso occasionale in cui conta ogni chilogrammo	NMC è un'opzione ragionevole
Uso invernale senza rimessaggio riscaldato	Una qualsiasi; verifichi i limiti di temperatura di ricarica

La maggior parte delle power station della nostra gamma utilizza celle LiFePO4, e il tipo di batteria è indicato nelle specifiche di ogni prodotto. Può filtrare per tipo di batteria nella nostra pagina delle power station.

Riepilogo

LiFePO4 offre una lunga durata in cicli e ampi margini di sicurezza a fronte di un po' di peso in più. NMC è più leggera e leggermente migliore al freddo, ma è in genere dichiarata per un numero inferiore di cicli. Per la maggior parte degli acquirenti che utilizzeranno la power station con regolarità, LiFePO4 è la scelta più durevole. Per calcolare la capacità di cui ha bisogno, legga la nostra guida su come dimensionare una power station portatile e, per l'uso all'aperto, la nostra guida alle power station per il campeggio.