Premessa
Le batterie 18650 agli ioni di litio da 3000 mAh in grado di erogare 20A in continuo sono al momento solo 3:
Samsung 30Q (rosa)
LG HG2 (marrone)
Sony VTC6 (verde)
Per la stragrande maggioranza dei vapers questa classe di batterie è la più adatta perché offrono contemporaneamente alta capacità energetica e alta capacità di scarica. Ogni vaper ha le sue preferenze, ci sono quelli che "Sony per tutta la vita", quelli che "il rosa non mi piace" e così via. I vapers più sofisticati basano la loro preferenza sui test comparativi, i più famosi dei quali sono quelli di Mooch, un grandissimo esperto di batterie agli ioni di litio. Ebbene fino a pochi mesi fà, Mooch non aveva dubbi sul fatto che la cella migliore fosse la Sony VTC6 seguita a ruota dalla Samsung 30Q e a distanza dalla LG HG2. Ma qualcuno gli ha messo una pulce nell'orecchio dicendogli che sebbene le prestazioni della VTC6 da vergine fosse ottime, le stesse prestazioni scadevano molto rapidamente dopo poche decine di cicli di utilizzo scarica-ricarica. Perciò Mooch ha eseguito dei test di invecchiamento (accelerato) riscontrando che le voci erano vere e che le Sony invecchiano più rapidamente delle altre. Le voce che giunse agli orecchi di Mooch era la mia, diversi mesi orsono, ed era basata su risultati ancora parziali. Oggi ho terminato i test comparativi che adesso vi presento.
Prima devo dire che circa un anno fa mi venne la malsana idea di progettare e costruire dei dispositivi per eseguire i test sulle celle. Riuscii a coinvolgere nel progetto alcuni vapers, utenti esperti di Sigaretta Elettronica Forum (@Tabac, @Cesga, @Wildhoney, @Thico) con l'obbiettivo di eseguire dei test approfonditi e sistematici su tutte le celle 18650 più quotate. Poi per diversi motivi, dopo aver realizzato tutti insieme l'hardware, l'entusiasmo venne meno e rimasero ... solo io. Ringrazio comunque tutti per la collaborazione in fase iniziale e per avere sostenuto il mio entusiasmo anche in termini economici. I test di invecchiamento delle celle sono molto lunghi (più di 60 giorni per ogni cella) ed essendo rimasto da solo dovetti limitare il numero dei test e così decisi di concentrarmi sulle celle più gettonate, le uniche 3 da 3000 mAh e 20 A di scarica continua, appunto. Dopo questo preambolo veniamo subito ai risultati.
I test
Sono partito con 3 celle per tipo, comprate su nkon: 3 Samsung 30Q, 3 LG HG2 e 3 Sony VTC6. Per prima cosa le ho testate tutte con un programma di scarica continua a 15A per verificare se qualcuna fosse difettata o avesse un comportamento molto diverso dalle altre. Avendo verificato che tutte e tre le celle delle stesso tipo avevano lo stesso comportamento, ne ho scelta a caso una per ogni tipo per effettuare le prove di invecchiamento.
Ho quindi eseguito sulle ognuna delle tre celle, 5 test di scarica continua per diverse intensità di corrente: 5,10, 15, 20 e 25A, memorizzando le curve di scarica e calcolando a posteriori l'energia erogata espressa in Watt * ora [Wh]. Tenete presente che l'energia nominale di una cella si trova moltiplicando la capacità in Ampere ora [Ah] per la tensione nominale, 3.6 V nel nostro caso. Pertanto l'energia nominale di una cella da 3000 mAh (ovvero 3 Ah) e 3.6 V nominali è 3 * 3.6=10.8 Wh. L'energia nominale è erogabile per intero solo a correnti molto basse, tipicamente a 0.2C (0.2 volte la capacità, ovvero 0.2*3=0.6 A).
Nella tabella che segue è riportata l'energia che le tre celle vergini hanno erogato per le 5 diverse correnti di scarica, oltre che la temperatura massima raggiunta durante le scariche.
Osservate che la media dell'energia erogata ai 5 livelli di corrente è 10.1 Wh per la VTC6, 10.0 Wh per la 30Q e 9.5 Wh per la HG2. Possiamo quindi dire che da vergini, Sony e Samsung si equivalgono (differenza dell'1%) mentre la LG è una spanna indietro erogando il 5% di energia in meno delle altre 2.
A questo punto ho iniziato un processo di invecchiamento sottoponendo le 3 celle a cicli di carica e scarica pulsata. Ho cercato di simulare al meglio un utilizzo tipico nel vaping caricando le celle con correnti medio basse (0.75A), con terminazione della carica a 4.2V e 50 mA.
La fase di scarica invece è pulsata, ovvero costituita da pulsazioni alla potenza di 75W della durata di 5 secondi, seguite da intervalli di riposo di 15 secondi. Per ogni ciclo la fase di scarica terminava quando la tensione della cella raggiungeva i 2.5 V sotto carico. Tra la fase di carica e quella di scarica la cella viene fatta riposare per 15 minuti. Dopo la fase di scarica, prima di procedere con il ciclo successivo, la cella veniva fatta riposare per 30 minuti affinché potesse tornare alla temperatura ambiente.
Dopo 20 cicli completi di invecchiamento, ho rieseguito i test di scarica continua con le stesse modalità adottate per le celle vergini. I risultati sono riportati nella tabella che segue:
Osservate che adesso le carte si sono rimescolate e la 30Q risulta essere la migliore erogando in media 9.6 Wh, la HG2 è seconda con 9.3 Wh mentre la VTC6 (splendida da vergine) risulta ultima con i suoi 9.1 Wh. Rispetto allo stato vergine la VTC6 ha perso il 9% circa della sua capacità energetica!
A questo punto ho eseguito altri 280 cicli completi di invecchiamento per ogni cella, in modo da arrivare a 300 cicli completi di carica e scarica pulsata a 75W (5 sec on, 15 sec. off) ed alla fine ho rifatto tutti i test di scarica continua, sempre con le stesse modalità.
I risultati sono riportati nella tabella che segue
Osservate che da vecchie, la miglior cella risulta la LG HG2 con i suoi 9.1 Wh in media. In particolare colpisce il fatto che tra le prestazioni a 20 cicli e quelle a 300 cicli della HG2 non vi sia alcuna sensibile differenza. E' come se i cicli di lavoro non la sollecitassero proprio.
Seconda classificata la Samsung 30Q con 8.8 Wh ed ultima la VTC6 con 8.5Wh, praticamente le posizioni sul podio sono invertite rispetto allo stato vergine (beati gli ultimi che saranno primi).
Dando un'occhiata ai dati dei cicli di carica scarica, ho verificato che la parità in erogazione energetica tra la Samsung 30Q e la LG HG2 avviene tra il ciclo 240 ed il 250 circa.
Considerazioni
Dal confronto sperimentale si evincono alcune certezze:
1) La VTC6 da nuova di zecca è una grande cella che quando inserita in un PV ti fà esclamare "WOW".
2) Al contrario, la LG HG2 da nuova è appena passabile.
3) Dopo solo 20 cicli di vita la VTC6 è già spompata perdendo quasi il 10% della sua capacità energetica iniziale.
4) Dal ciclo 10 fino al ciclo 250 circa, la Samsung 30Q è la migliore delle 3 celle.
5) La LG HG2 parte male, ma è quella che invecchia meglio di tutte e dopo il ciclo 250 và sul gradino più alto del podio.
6) La LG HG2 scalda troppo a 20 e 25A e pertanto la declasserei come cella da meno di 20A (17/18A).
La classifica
La VTC6 ovviamente terza.
La HG2 seconda, ma da usare sotto i 20A. Il secondo posto in quanto per i primi 250 cicli la 30Q è meglio.
La 30Q prima senza ombra di dubbio
Alcune precisazioni
1) Il grande limite dei test e quindi delle conclusioni e della classifica è che sono state testate solo 3 celle, una per tipo. Del resto i test sono durati 7 mesi in quanto solo per caricare una cella da 3000 mAh a 0.75A ci vogliono circa 5 ore (per 300 cicli x 3 celle). E' vero che avrei potuto caricarle a 2 o anche a 4 A ma ciò avrebbe comportato uno stress aggiuntivo alle celle che avrebbe indotto un invecchiamento precoce ed artificiale rispetto a quanto fanno normalmente i vapers (molti le caricano ancora a 500 mA) . Mooch ha eseguito dei test di invecchiamento accelerato su 8 celle per tipo, si veda qui : Bench Test Results: Which lasts longer? VTC6, 30Q, or HG2? | E-Cigarette Forum
con correnti di carica di 4A ed ha ottenuto risultati parzialmente diversi per quanto riguarda il secondo e terzo posto: prima la 30Q, seconda la VTC6 e terza la HG2.
Il problema con i test di invecchiamento accelerati è che non è possibili stabilire una correlazione diretta con l'invecchiamento normale.
2) Il sospetto che le VTC6 invecchiassero male mi venne più di un anno fa grazie a dei test parziali pubblicati dampfakkus e che segnalai a Mooch. Qui il post che pubblicai su Sigaretta Elettronica Forum: Sony VTC6: Non Tutto Ciò Che Luccica è Oro in cui trovate anche il link ai est di Dampfakkus (in tedesco)
3) La storia del progetto e della creazione del gruppo Sigaretta Elettronica Forum per eseguire i test sulle celle la potete trovare qui: [DIY] Un Circuito Per Eseguire Le Prove Di Scarica Delle Celle LiIon. I cicli di carica-scarica sono stati eseguiti con il circuito originale, mentre i test di scarica continua gli ho eseguiti con un circuito leggermente modificato per aumentare la precisione di lettura delle tensioni.
4) Invecchiare le celle con cicli di scarica pulsata a 75W può sembrare eccessivo, in quanto pochissimi vapers spingono una singola cella a 75W. In realtà su un PV regolato per erogare 60W alla coil, considerata un'efficienza globale del circuito dell'80%, la cella deve erogare esattamente 75 W.
Materiale aggiuntivo
Ecco le curve di scarica continua a corrente costante di 20A per le tre celle nuove, dopo 20 cicli e dopo 300 cicli. Il colore delle curve + quello delle celle: rosa per la 30Q, marrone per la HG2 e verde per la VTC6.
Le batterie 18650 agli ioni di litio da 3000 mAh in grado di erogare 20A in continuo sono al momento solo 3:
Samsung 30Q (rosa)
LG HG2 (marrone)
Sony VTC6 (verde)
Per la stragrande maggioranza dei vapers questa classe di batterie è la più adatta perché offrono contemporaneamente alta capacità energetica e alta capacità di scarica. Ogni vaper ha le sue preferenze, ci sono quelli che "Sony per tutta la vita", quelli che "il rosa non mi piace" e così via. I vapers più sofisticati basano la loro preferenza sui test comparativi, i più famosi dei quali sono quelli di Mooch, un grandissimo esperto di batterie agli ioni di litio. Ebbene fino a pochi mesi fà, Mooch non aveva dubbi sul fatto che la cella migliore fosse la Sony VTC6 seguita a ruota dalla Samsung 30Q e a distanza dalla LG HG2. Ma qualcuno gli ha messo una pulce nell'orecchio dicendogli che sebbene le prestazioni della VTC6 da vergine fosse ottime, le stesse prestazioni scadevano molto rapidamente dopo poche decine di cicli di utilizzo scarica-ricarica. Perciò Mooch ha eseguito dei test di invecchiamento (accelerato) riscontrando che le voci erano vere e che le Sony invecchiano più rapidamente delle altre. Le voce che giunse agli orecchi di Mooch era la mia, diversi mesi orsono, ed era basata su risultati ancora parziali. Oggi ho terminato i test comparativi che adesso vi presento.
Prima devo dire che circa un anno fa mi venne la malsana idea di progettare e costruire dei dispositivi per eseguire i test sulle celle. Riuscii a coinvolgere nel progetto alcuni vapers, utenti esperti di Sigaretta Elettronica Forum (@Tabac, @Cesga, @Wildhoney, @Thico) con l'obbiettivo di eseguire dei test approfonditi e sistematici su tutte le celle 18650 più quotate. Poi per diversi motivi, dopo aver realizzato tutti insieme l'hardware, l'entusiasmo venne meno e rimasero ... solo io. Ringrazio comunque tutti per la collaborazione in fase iniziale e per avere sostenuto il mio entusiasmo anche in termini economici. I test di invecchiamento delle celle sono molto lunghi (più di 60 giorni per ogni cella) ed essendo rimasto da solo dovetti limitare il numero dei test e così decisi di concentrarmi sulle celle più gettonate, le uniche 3 da 3000 mAh e 20 A di scarica continua, appunto. Dopo questo preambolo veniamo subito ai risultati.
I test
Sono partito con 3 celle per tipo, comprate su nkon: 3 Samsung 30Q, 3 LG HG2 e 3 Sony VTC6. Per prima cosa le ho testate tutte con un programma di scarica continua a 15A per verificare se qualcuna fosse difettata o avesse un comportamento molto diverso dalle altre. Avendo verificato che tutte e tre le celle delle stesso tipo avevano lo stesso comportamento, ne ho scelta a caso una per ogni tipo per effettuare le prove di invecchiamento.
Ho quindi eseguito sulle ognuna delle tre celle, 5 test di scarica continua per diverse intensità di corrente: 5,10, 15, 20 e 25A, memorizzando le curve di scarica e calcolando a posteriori l'energia erogata espressa in Watt * ora [Wh]. Tenete presente che l'energia nominale di una cella si trova moltiplicando la capacità in Ampere ora [Ah] per la tensione nominale, 3.6 V nel nostro caso. Pertanto l'energia nominale di una cella da 3000 mAh (ovvero 3 Ah) e 3.6 V nominali è 3 * 3.6=10.8 Wh. L'energia nominale è erogabile per intero solo a correnti molto basse, tipicamente a 0.2C (0.2 volte la capacità, ovvero 0.2*3=0.6 A).
Nella tabella che segue è riportata l'energia che le tre celle vergini hanno erogato per le 5 diverse correnti di scarica, oltre che la temperatura massima raggiunta durante le scariche.
Osservate che la media dell'energia erogata ai 5 livelli di corrente è 10.1 Wh per la VTC6, 10.0 Wh per la 30Q e 9.5 Wh per la HG2. Possiamo quindi dire che da vergini, Sony e Samsung si equivalgono (differenza dell'1%) mentre la LG è una spanna indietro erogando il 5% di energia in meno delle altre 2.
A questo punto ho iniziato un processo di invecchiamento sottoponendo le 3 celle a cicli di carica e scarica pulsata. Ho cercato di simulare al meglio un utilizzo tipico nel vaping caricando le celle con correnti medio basse (0.75A), con terminazione della carica a 4.2V e 50 mA.
La fase di scarica invece è pulsata, ovvero costituita da pulsazioni alla potenza di 75W della durata di 5 secondi, seguite da intervalli di riposo di 15 secondi. Per ogni ciclo la fase di scarica terminava quando la tensione della cella raggiungeva i 2.5 V sotto carico. Tra la fase di carica e quella di scarica la cella viene fatta riposare per 15 minuti. Dopo la fase di scarica, prima di procedere con il ciclo successivo, la cella veniva fatta riposare per 30 minuti affinché potesse tornare alla temperatura ambiente.
Dopo 20 cicli completi di invecchiamento, ho rieseguito i test di scarica continua con le stesse modalità adottate per le celle vergini. I risultati sono riportati nella tabella che segue:
Osservate che adesso le carte si sono rimescolate e la 30Q risulta essere la migliore erogando in media 9.6 Wh, la HG2 è seconda con 9.3 Wh mentre la VTC6 (splendida da vergine) risulta ultima con i suoi 9.1 Wh. Rispetto allo stato vergine la VTC6 ha perso il 9% circa della sua capacità energetica!
A questo punto ho eseguito altri 280 cicli completi di invecchiamento per ogni cella, in modo da arrivare a 300 cicli completi di carica e scarica pulsata a 75W (5 sec on, 15 sec. off) ed alla fine ho rifatto tutti i test di scarica continua, sempre con le stesse modalità.
I risultati sono riportati nella tabella che segue
Osservate che da vecchie, la miglior cella risulta la LG HG2 con i suoi 9.1 Wh in media. In particolare colpisce il fatto che tra le prestazioni a 20 cicli e quelle a 300 cicli della HG2 non vi sia alcuna sensibile differenza. E' come se i cicli di lavoro non la sollecitassero proprio.
Seconda classificata la Samsung 30Q con 8.8 Wh ed ultima la VTC6 con 8.5Wh, praticamente le posizioni sul podio sono invertite rispetto allo stato vergine (beati gli ultimi che saranno primi).
Dando un'occhiata ai dati dei cicli di carica scarica, ho verificato che la parità in erogazione energetica tra la Samsung 30Q e la LG HG2 avviene tra il ciclo 240 ed il 250 circa.
Considerazioni
Dal confronto sperimentale si evincono alcune certezze:
1) La VTC6 da nuova di zecca è una grande cella che quando inserita in un PV ti fà esclamare "WOW".
2) Al contrario, la LG HG2 da nuova è appena passabile.
3) Dopo solo 20 cicli di vita la VTC6 è già spompata perdendo quasi il 10% della sua capacità energetica iniziale.
4) Dal ciclo 10 fino al ciclo 250 circa, la Samsung 30Q è la migliore delle 3 celle.
5) La LG HG2 parte male, ma è quella che invecchia meglio di tutte e dopo il ciclo 250 và sul gradino più alto del podio.
6) La LG HG2 scalda troppo a 20 e 25A e pertanto la declasserei come cella da meno di 20A (17/18A).
La classifica
La VTC6 ovviamente terza.
La HG2 seconda, ma da usare sotto i 20A. Il secondo posto in quanto per i primi 250 cicli la 30Q è meglio.
La 30Q prima senza ombra di dubbio
Alcune precisazioni
1) Il grande limite dei test e quindi delle conclusioni e della classifica è che sono state testate solo 3 celle, una per tipo. Del resto i test sono durati 7 mesi in quanto solo per caricare una cella da 3000 mAh a 0.75A ci vogliono circa 5 ore (per 300 cicli x 3 celle). E' vero che avrei potuto caricarle a 2 o anche a 4 A ma ciò avrebbe comportato uno stress aggiuntivo alle celle che avrebbe indotto un invecchiamento precoce ed artificiale rispetto a quanto fanno normalmente i vapers (molti le caricano ancora a 500 mA) . Mooch ha eseguito dei test di invecchiamento accelerato su 8 celle per tipo, si veda qui : Bench Test Results: Which lasts longer? VTC6, 30Q, or HG2? | E-Cigarette Forum
con correnti di carica di 4A ed ha ottenuto risultati parzialmente diversi per quanto riguarda il secondo e terzo posto: prima la 30Q, seconda la VTC6 e terza la HG2.
Il problema con i test di invecchiamento accelerati è che non è possibili stabilire una correlazione diretta con l'invecchiamento normale.
2) Il sospetto che le VTC6 invecchiassero male mi venne più di un anno fa grazie a dei test parziali pubblicati dampfakkus e che segnalai a Mooch. Qui il post che pubblicai su Sigaretta Elettronica Forum: Sony VTC6: Non Tutto Ciò Che Luccica è Oro in cui trovate anche il link ai est di Dampfakkus (in tedesco)
3) La storia del progetto e della creazione del gruppo Sigaretta Elettronica Forum per eseguire i test sulle celle la potete trovare qui: [DIY] Un Circuito Per Eseguire Le Prove Di Scarica Delle Celle LiIon. I cicli di carica-scarica sono stati eseguiti con il circuito originale, mentre i test di scarica continua gli ho eseguiti con un circuito leggermente modificato per aumentare la precisione di lettura delle tensioni.
4) Invecchiare le celle con cicli di scarica pulsata a 75W può sembrare eccessivo, in quanto pochissimi vapers spingono una singola cella a 75W. In realtà su un PV regolato per erogare 60W alla coil, considerata un'efficienza globale del circuito dell'80%, la cella deve erogare esattamente 75 W.
Materiale aggiuntivo
Ecco le curve di scarica continua a corrente costante di 20A per le tre celle nuove, dopo 20 cicli e dopo 300 cicli. Il colore delle curve + quello delle celle: rosa per la 30Q, marrone per la HG2 e verde per la VTC6.
