Sapere di più sulle batterie

Glossario batterie

Absorbent Glass Mat (AGM)Strato di microfibra di vetro utilizzato per filtrare l’acido solforico nelle batterie al piombo. La caratteristica distintiva di una batteria AGM.

Accettazione di carica
La quantità di corrente in ampere-ora che una batteria con un determinato livello di carica riesce ad accettare a una temperatura e una tensione di carica specifiche in un tempo definito.

Amperaggio di avviamento a freddo
Numero di ampere che una batteria piombo-acido può erogare a -17,8°C per 30 secondi, mantenendo una tensione di almeno 1,2 volt per cella.

Ampere (A)
L’unità di misura del flusso di elettroni, o corrente, attraverso un circuito. Ampere-ora (Ah) – Unità di misura della capacità di immagazzinamento di energia di una batteria, ottenuta moltiplicando la corrente in ampere per il tempo di scarica in ore (esempio: una batteria che eroga 5 ampere per 20 ore = 100 Ah di capacità).

Capacità
La capacità di una batteria a piena carica di erogare una specifica quantità di elettricità (Ah) a un determinato amperaggio (A) in un lasso di tempo definito (h).

Cella
L’elemento di base che produce corrente elettrochimica in una batteria, costituito da piastre positive, piastre negative, elettrolito, separatori e scatola. Una batteria piombo-acido da 12 volt è composta da 6 celle.

Ciclo
In una batteria, una scarica più una ricarica equivalgono a un ciclo.

Circuito
Il percorso seguito da un flusso di elettroni. Il circuito chiuso è un percorso completo, mentre il circuito aperto è un percorso interrotto che non consente il passaggio di corrente.

Corrente
La velocità del flusso di elettricità, cioè il movimento degli elettroni lungo un conduttore. L’unità di misura della corrente è l’ampere (A).

Corrosione
La reazione chimica distruttiva tra un elettrolito liquido e un materiale reattivo; ad esempio, l’acido solforico diluito sul ferro dà luogo a prodotti della corrosione come la ruggine.

Cortocircuito
Un collegamento a bassa resistenza, in genere non voluto, in un cavo o un dispositivo elettrico, che consente il passaggio di corrente dai valori molto elevati. In una batteria, il cortocircuito di una cella può durare abbastanza a lungo da scaricare la cella e rendere la batteria inutilizzabile.

Massa attiva
Nelle piastre positive la massa attiva è costituita da biossido di piombo, nelle piastre negative da piombo metallico spugnoso. Quando si crea un circuito elettrico, durante la carica e la scarica questi materiali reagiscono con l’acido solforico, secondo la seguente formula chimica: PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O

Elettrolito
In una batteria piombo-acido, l’elettrolito è acido solforico diluito con acqua. È un conduttore che fornisce acqua e solfato per la reazione elettrochimica: PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H20

Livello di carica/Condizioni della batteria
La quantità di energia elettrica immagazzinata in una batteria in un determinato momento, espressa come percentuale dell’energia contenuta nella batteria a piena carica.

Massa/terra
Il potenziale di riferimento di un circuito. Per le automobili si parla di “collegamento/messa a massa/terra” quando si collega il cavo batteria alla carrozzeria del veicolo per utilizzare quest’ultima come percorso per chiudere il circuito, invece di usare un cavetto diretto da un componente. Oggi in oltre il 99% delle applicazioni nel settore automobilistico è il polo negativo della batteria a fungere da massa.

Ohm
Unità di misura della resistenza elettrica o impedenza in un circuito elettrico.

Piastra – Negativa
Un elemento di metallo fuso contenente massa attiva (piombo spugnoso).

Piastra – Positiva
Un elemento di metallo fuso contenente massa attiva (biossido di piombo).

Riserva di capacità (RC)
Il numero di minuti per cui una batteria nuova, completamente carica, può erogare 25 ampere a 26,7°C e mantenere una tensione ai poli uguale o superiore a 1,75 volt per cella. Questo valore indica per quanto tempo la batteria può continuare ad alimentare gli accessori essenziali se l’alternatore o il generatore del veicolo smettono di funzionare.

Scarica profonda
Stato in cui una cella viene scaricata completamente prelevando una corrente bassa, e la tensione scende sotto la tensione finale di scarica.

Separatore
Elemento divisorio che si interpone tra le piastre positive e quelle negative di una cella e che consente il passaggio di corrente attraverso di essa.

Stratificazione dell’acido
Quando si carica una cella piombo-acido, nelle piastre si produce acido ad alta densità. Questo acido pesante, in virtù della forza di gravità, scende nella parte inferiore della cella, mentre l’acido di minore densità sale verso l’alto. La stratificazione dell’acido può causare perdita di capacità e/o guasti alla batteria.
Tensione di scarica finaleIndica il livello di voltaggio ammissibile più basso di una batteria o una cella. Al di sotto di questo voltaggio (scarica profonda) la cella elettrochimica si può compromettere o (tramite inversione del polo) distruggere nel caso di vari tipi di batterie (ad esempio piombo, Ni / Cd, NiMH).

VRLA
Una batteria VRLA (Valve Regulated Lead Acid) è una batteria sigillata a manutenzione zero.

Watt
Unità di misura della potenza elettrica, cioè il lavoro compiuto nell’unità di tempo dalle cariche elettriche durante lo spostamento tra due punti di un conduttore a diverso potenziale. La potenza elettrica è data dal prodotto della tensione per l’intensità di corrente: Watt = Ampere x Volt

Volt
Unità di misura del potenziale elettrico.

                                                          BATTERIA SCARICA
Se la batteria non avvia la vostra auto vuol dire che è scarica. Una batteria che si è semplicemente scaricata – perché i fari sono rimasti accesi o l’alternatore si è guastato – si può ricaricare e riportare alla sua piena capacità. Ma se una batteria è giunta alla fine della sua vita, non si può più ricaricare abbastanza da riportarla a un livello di potenza utilizzabile. In quel caso è esausta e va sostituita.

Se la batteria è scarica e non esausta, si può avviare collegandola con gli appositi cavi a una batteria carica. Circa 30 minuti di marcia dovrebbero consentire all’alternatore di ricaricare completamente la batteria. Ma se l’alternatore o un altro componente del sistema elettrico è danneggiato, la batteria non si ricaricherà e neanche un elettrauto sarà in grado di farlo. Quindi, se la vostra batteria continua a scaricarsi, fate controllare il sistema elettrico prima di sostituirla, perché il problema potrebbe risiedere qui e non nella batteria. Se nel sistema c’è un componente difettoso, prosciugherà anche la batteria nuova, e voi continuerete a rimanere a piedi.

                                            COME FUNZIONA UNA BATTERIA
batteria accumula elettricità per un utilizzo futuro. La tensione sviluppata dalla batteria è dovuta alla reazione chimica prodotta dall’immersione di due materiali diversi, come le piastre positive e negative, nell’elettrolito, una soluzione di acido solforico e acqua. In una tipica batteria piombo-acido, la tensione è approssimativamente di 2 volt per cella, per un totale di 12 volt. La batteria eroga elettricità non appena si crea un circuito tra il polo positivo e quello negativo; questo si verifica quando un carico che necessita di elettricità, ad esempio la radio, viene collegato alla batteria.

La maggior parte delle persone non sa che una batteria piombo-acido funziona in un costante processo di carica e scarica. Quando una batteria viene collegata a un carico che necessita di elettricità, come il motorino di avviamento della vostra auto, la corrente inizia a fluire dalla batteria che comincia così a scaricarsi.

Nel processo inverso, la batteria si ricarica quando la corrente rifluisce al suo interno, ripristinando la differenza chimica tra le piastre. Questo accade quando guidate senza accessori e l’alternatore alimenta la batteria.

Man mano che la batteria si scarica, le piastre di piombo diventano chimicamente più simili, l’acido si indebolisce e la tensione diminuisce. Alla fine la batteria è talmente scarica da non poter più erogare elettricità a una tensione utile.

Si può ricaricare una batteria scarica alimentandola con la corrente. Una carica completa ripristina la differenza chimica tra le piastre e rimette la batteria in grado di erogare tutta la sua energia.

Il peculiare processo di scarica e carica delle batterie piombo-acido fa sì che l’energia si possa scaricare e ripristinare in continuazione. Una batteria che può sopportare un elevato numero di cicli di carica e scarica si dice “resistente al ciclaggio”

Batterie agm, come ricaricarle

Se  vogliamo  ricaricare  batterie  ad  Acido  o  di  tipo  AGM,  abbiamo  bisogno  di  una  tensione compresa  tra  13,6  e  15,1  Volt  a  seconda  della  temperatura  ambiente  (!!!). Partendo  dal  presupposto  che  ogni  oggetto  nasce  per  un  utilizzo,  riflettiamo  sulla differenza  di  questi  due  accumulatori. La  prima,  ad  acido  libero  è  costruita  per  l’uso  avviamento  veicoli,  possiede  spunto,  emana esalazioni,  ha  bisogno  di  manutenzione,  ha  un  costo  irrisorio  e  la  corrente  in  Ah  è nominale,  in  altre  parole  se  noi  applichiamo  un  carico  da  10Ah  su  un  accumulatore  ad acido  da  100Ah,  la  nostra  batteria  durerà  decisamente  meno  di  10  ore. Si  pensi  che  il  peso  di  una  batteria  auto  da  100Ah  sia  notevolmente  inferiore  a  quello  di una  100Ah  AGM. Le  batterie  AGM  sono  costruite  per  essere  usate  come  batterie  di  servizio,  in  altre  parole possiedono  una  scarica  lenta  nel  tempo,  sono  ermetiche,  esenti  da  manutenzione,  si comportano  diversamente  dalle  batterie  auto  in  presenza  di  carichi  elevati,  sono  in  grado di  erogare  realmente  la  corrente  in  Ah  dichiarata,  ma  hanno  un  costo  sicuramente superiore. Per  quanto  riguarda  l'installazione  di  più  accumulatori,  si  consiglia  il  classico  parallelo, usando  sempre  batterie  della  stessa  tipologia  costruttiva  e  stesso  amperaggio. Quando  s’installano  una  o  più  batterie,  bisogna  essere  sicuri  che  a  monte  sia  presente  un caricabatterie  con  parametri  corretti  per  la  ricarica,  altrimenti  potremmo  avere  problemi  di rendimento. Si  consiglia  di  installare  una  batteria  AGM  quindi  solo  se  si  è  in  grado  di  rispettare  quanto è  stato  detto.  Per  quanto  riguarda  se  installare  la  seconda  batteria,  tutto  è  rapportato  ai consumi  giornalieri  ed  al  tempo  in  cui  il  Veicolo  Ricreazionale  (V.R.)  rimane  fermo  senza energia  esterna. I  reali  vantaggi  utilizzando  batterie  a  scarica  lenta  sono  sostanzialmente  i  seguenti: 1.  Capacità  di  mantenere  l’energia  accumulata  nel  tempo.  (grazie  alla  bassa  resistenza interna) 2.  In  presenza  di  carichi  elevati  hanno  prestazioni  solo  leggermente  inferiori  alle  batterie  di avviamento. 3.  Installando  una  batteria  a  scarica  lenta  da  100Ah,  si  può  sicuramente  contare  su  un reale  serbatoio  di  energia,  al  contrario  delle  batterie  auto,  la  cui  capacità  in  Ah  è  nominale. 4.  Ogni  batteria  possiede  un  numero  di  cicli  di  carica  e  scarica,  che,  in  ultima  analisi, significa  il  tempo  di  vita  della  batteria  (sempre  se  caricate  seguendo  i  parametri costruttivi!);  rispetto  alle  batterie  auto,  le  AGM  possiedono  un  numero  elevato  di  cicli  di carica  e  scarica,  che  rapportato  in  anni  significa  circa  sette.  Di  seguito  è  allegato  un grafico  che  indica  la  vita  di  una  batteria  AGM  espressa  in  cicli,  in  relazione  alla percentuale  di  scarica,  ovverosia  se  si  scarica  la  batteria  al  30%  della  sua  capacità,  il numero di cicli sarà pari a 1200.

Ricaricare correttamente le batterie

Come provvedere ad una corretta carica.

Le batterie vengono vendute precaricate, ma è buona norma, prima di utilizzarle, applicare un ciclo di ricarica a bassa corrente per riportarla al 100% della carica.

Il processo di carica consente alle celle che formano l'accumulatore di immagazzinare lentamente la corrente fornita. Questa corrente di norma deve essere il 10% della capacità indicata della batteria. Quindi una batteria da 60 Ah deve essere caricata con una corrente di 6 Ampere per un tempo massimo di 10-12 ore.

All'inizio la tensione sarà sui 12.6-13 V, poi questa tensione salirà molto lentamente. Quando arriva a 13.5-13.6 V significa che la batteria è quasi completamente carica.
La batteria infatti internamente è formata da 6 elementi di 2,1 Volt l'uno. Per mantenerla carica bisogna fornire almeno 2,3V ad elemento, ottenendo una carica lenta di mantenimento. Questa carica può essere portata a 2,5V per elemento se la batteria viene normalmente utilizzata, con i normali cicli di carica/scarica. Evitare di andare oltre i 15Volt e quindi di fornire molta corrente per abbreviare i tempi di carica.

Così facendo si va incontro al fenomeno detto di solfatazione. Si tratta di un fenomeno sgradito e dannoso che consiste nella formazione all'interno degli elementi, di cristalli di solfato di piombo. Con una carica violenta questi cristalli aumentano e si legano tra loro formando uno spessore sulle piastre interne e conseguente perdita di efficienza ed erogazione. Evitare dunque i carica batterie rapidi che spesso forniscono troppa corrente di carica.

Indicativamente questi sono i valori per una normale ricarica di una decina di ore:
• Batteria normale: 13.4 - 13. 8 Volt

Il fenomeno della solfatazione colpisce la batteria anche quando questa si scarica senza mai ricaricarla. Più si scarica più il fenomeno aumenta fino a rovinare del tutto la batteria. Un'altra causa di solfatazione si verifica quando le piastre della batteria, a causa del basso livello dell’elettrolita, vengono esposte all’aria. Per questo motivo alle batterie a liquido bisogna anche controllare periodicamente il livello dell'elettrolita.

Questo ci dà lo spunto per parlare della densità dell’elettrolito e del Densimetro, lo strumento appunto per misurare la densità delle batterie tradizionali.

Il liquido contenuto nella batteria è una soluzione acida composta di acqua distillata e acido solforico. In una batteria carica la densità a 27°C è maggiore di 1.260 Kg/l. Quando è inferiore a 1.120 la batteria è completamente scarica.

La densità è indicata in Kg/l o Kg/dm3 in certi casi anche in gradi Baumè (scritto Bè)
• Densità 1,265 Kg/l - Bè 30,23 - Carica al 100%
• Densità 1,225 Kg/l - Bè 26,51 - Carica al 75%
• Densità 1,190 Kg/l - Bè 23,04 - Carica al 50%
• Densità 1,155 Kg/l - Bè 19,37 - Carica al 25%
• Densità 1,120 Kg/l - Bè 15,46 - Completamente scarica

Per misurare questi livelli si utilizza un semplice densimetro per batterie che è solitamente formato da una ampolla di vetro e una pompetta per aspirare il liquido. Dentro l'ampolla c'è un peso con un'asta graduata che si alza a seconda della densità del liquido all'interno dell'ampolla. I modelli più semplici sono colorati di rosso e di verde quelli più precisi anche di altri colori. I valori indicati dai colori corrispondono ai vari livelli di densità e quindi di carica. Il verde rappresenta la condizione di carica il rosso di scarica. Le due condizioni si verificano perché, quando la batteria è completamente carica l'acido solforico è in soluzione con l'acqua, quindi l'elettrolito è più denso.

Quando invece è completamente scarica l'acido solforico aderisce alle placche e quindi la soluzione diviene acquosa con conseguente densità e peso minore.

E’ anche possibile verificare il livello di carica misurando la tensione ai capi della batteria (che non deve avere carichi collegati, se connessa elettricamente all'autovettura dovremo spegnere il motore e tutti gli accessori elettrici) dunque si può risalire alla seguente tabella:

Al di sotto dei 12V (quindi del 50% circa) la batteria va assolutamente ricaricata pena il forte rischio di solfatazione delle piastre; questa è anche la soglia al di sotto della quale è praticamente impossibile avviare il motore.
La precedente tabella è da considerarsi valida qualora tutte le celle siano nelle stesse condizioni di carica e solfatazione; può però capitare che a vuoto la batteria dia buoni valori di carica ma che la tensione crolli poi verticalmente anche sotto agli 11V applicando un piccolo carico come una lampadina da qualche decina di Watt; in questo caso con tutta probabilità alcune celle sono solfatate ed altre no