Come leggere la scheda tecnica di una cella al litio: capacità, corrente, resistenza interna

Una batteria per monopattino è solo un assemblaggio di celle identiche, spesso in formato 21700 o 18650. Le sue prestazioni dipendono quindi direttamente dalla scheda tecnica di queste celle. Saperla leggere permette di capire perché due batterie con stessa tensione e stessa capacità non si comportano affatto allo stesso modo a piena accelerazione.

I formati

Il nome di un formato indica le sue dimensioni: una 18650 misura 18 mm di diametro e 65 mm di lunghezza, una 21700 misura 21 mm per 70 mm. La 21700 contiene più materiale attivo e dissipa meglio il calore: si è imposta nelle batterie ad alte prestazioni.

I dati di una scheda, uno per uno

Le tensioni

• Tensione nominale: la tensione media durante la scarica, intorno a 3,6 V per la maggior parte delle celle agli ioni di litio.
• Tensione di fine carica: in genere 4,2 V. Oltre questo valore, la cella si danneggia e diventa pericolosa.
• Tensione di fine scarica: il limite minimo da non superare, spesso intorno a 2,5 V. In pratica, ci si ferma prima per preservare la durata di vita.

La capacità

In milliampere-ora (mAh): la quantità di carica che la cella restituisce, misurata a bassa corrente. A corrente elevata, la capacità effettivamente utilizzabile è inferiore, poiché la tensione raggiunge prima la soglia minima. Le schede tecniche migliori forniscono curve di scarica a più livelli di corrente: sono queste che bisogna osservare.

La corrente di scarica continua

La corrente che la cella può erogare in modo continuo senza superare la sua temperatura limite, nelle condizioni stabilite dal produttore. È il dato decisivo per un monopattino potente. I valori di picco, mantenuti solo per pochi secondi, vanno letti a parte.

La resistenza interna

In milliohm: la resistenza che la cella oppone al passaggio della corrente. Provoca una caduta di tensione proporzionale alla corrente e un riscaldamento proporzionale al quadrato della corrente. Una bassa resistenza interna garantisce una batteria che «mantiene» la tensione a piena accelerazione e si scalda meno. Aumenta con il freddo e con l'età.

La durata di vita

In numero di cicli, fino a quando la capacità scende a una percentuale del suo valore iniziale, spesso l'80%. Questo valore dipende enormemente dalle condizioni del test: corrente, profondità di scarica, temperatura. Serve a confrontare celle testate allo stesso modo, non a prevedere la durata reale di utilizzo.

Capacità o potenza: il compromesso

All'interno di una cella, i produttori bilanciano la quantità di materiale attivo (per la capacità) e la facilità di circolazione della corrente (per la potenza). Da qui derivano due famiglie:

Due riferimenti presenti nelle nostre batterie illustrano questa scelta: la Samsung 50S, una 21700 da 5.000 mAh, e la Molicel P45B, una 21700 da 4.500 mAh progettata per correnti di scarica particolarmente elevate. Le schede dei produttori indicano le correnti esatte in base alle condizioni di misura.

Dalla cella alla batteria

Una batteria si descrive in base al numero di celle in serie (S) e in parallelo (P):

• tensione nominale = numero in serie × tensione nominale di una cella. 20S equivalgono a 20 × 3,6 = 72 V, e 84 V a carica completa;
• capacità = numero in parallelo × capacità di una cella. 10P di celle da 5.000 mAh danno 50 Ah;
• energia = tensione nominale × capacità. 72 V × 50 Ah = 3.600 Wh;
• corrente continua teorica = numero in parallelo × corrente continua di una cella, prima dei limiti del BMS, dei collegamenti e del riscaldamento complessivo.

Quest'ultimo punto spiega i tagli di potenza a piena accelerazione, dettagliati nella nostra guida batteria e BMS che interrompono l'erogazione: una batteria di grande capacità con celle «energia» può erogare meno corrente rispetto a una batteria più piccola con celle «potenza». Questo è ciò che distingue le versioni Standard e Performance delle nostre batterie per monopattino elettrico.