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 e ancora informazioni x i dubbiosi

Lo scopo delle batterie non è quello di produrre elettricità ma di di accumulare o immagazzinare l'elettricità. Le reazioni chimiche all’interno delle batterie variano a seconda che l’energia elettrica venga immagazzinata o rilasciata. Fortunatamente, nelle batterie ricaricabili al piombo, questo processo può essere ripetuto più e più volte. Tipicamente le batterie non offrono un'efficienza del 100% ma si attesta su valori inferiori. Questo significa che un po’ di energia viene persa sotto forma di calore durante le reazioni chimiche di carica e scarica. Ed esempio, prelevando 1000W (watt) da una batteria, la stessa potrebbe richiederne 1200 per essere ricaricata completamente. Per incrementare l’efficienza si devono impiegare correnti di carica o di scarica basse (la famosa carica o scarica lenta…).  Per questo motivo una batteria con capacità nominale di 180Ah valutata su 6 ore, potrebbe essere valutata da 220Ah su 20 ore o 260Ah su 48 ore. Aprrofondiremo questo aspetto più avanti. Le nostre batterie vengono valutate sulla base delle 20 ore. L’efficienza tipica delle celle al piombo si attesta sul 85-95%. A titolo informativo le batterie alcaline e NiCd sono sul 65-70%.

Quali sono i principali tipi di batterie al piombo?

Le batterie possono essere classificate in due modi, per tipo di applicazione o per tecnica costruttiva.

Le due principali distinzioni per applicazione sono Automotive e Deep-Cycle.

Le automotive sono destinate al mondo auto delle auto e delle moto e servono per i servizi e per l’avviamento. Le Deep-Cycle includono le applicazioni fotovoltaiche e i sistemi di back-up elettrico. I principali tipi di costruzione si differenziano per come viene gestito il liquido elettrolita. Ci sono le Flooded (letteralmente “allagate” o umide), quelle al Gel e quelle AGM (Absorbed Glass Mat). Le Batterie AGM sono chiamate anche “a secco” in quanto la fibra di vetro che le costituiscono è saturata al 95% con acido solforico e il liquido in eccesso è trascurabile. Le batterie Flooded possono essere di tipo standard con tappi di rabbocco oppure di tipo "maintenance free/senza manutenzione".

Le batterie al Gel possono essere Sigillate oppure “Valve Regulated” dove una piccola valvola mantiene una leggera pressione positiva. Quasi tutte le batterie AGM sono sigillate (ermetiche) con regolazione a valvola (comunemente indicate come VRLA - Valve Regulated Lead-Acid). Questo valvola è importante perché durante la fase di ricarica si può formare del gas all’interno dell’accumulatore. La maggior parte delle valvole sono regolate con pressione da- 1 a 4 psi a livello del mare.

Che cos’è una Batteria AGM?

E' una tipologia di batteria ermetica sempre più diffusa, che non necessita di alcuna manutenzione. La peculiarità di queste batterie è l’utilizzo di un tessuto spesso in fibra di vetro impregnato di elettrolita che separa le piastre in piombo. Il materiale utilizzato è una finissima fibra di vetro boro-silicato. Questi tipi di batterie hanno tutti i vantaggi degli accumulatore al Gel, ma supportano meglio eventuali eccessi di utilizzo. Come le batterie al Gel, le batterie AGM non perdono acido in caso di rottura del contenitore (in caso di danno particolarmente importante all'involucro esterno posso presentare una dispersione di elettrolita molto contenuta).

Quali sono i vantaggi delle Batterie AGM?

Le batterie AGM non perdono liquido anche se danneggiate, e non richiedo alcuna manutenzione. Sono inoltre definite a “ricombinazione" in quanto l'ossigeno e idrogeno presente nell'acqua si ricombinano all'interno della batteria stessa. Negli accumulatori a ricombinazione, i gas che si generano per elettrolisi dell’acqua vengono ricombinati durante la fase di carica attraverso il cosiddetto “ciclo di ricombinazione dell’ossigeno”, generando nuovamente acqua. L’efficienza della ricombinazione è tipicamente del 99% il che significa che la perdita d’acqua diventa trascurabile.

Le modalità di carica (tensioni e correnti) per la maggior parte delle batterie AGM sono le stesse di una batteria di tipo standard (a parità di tensione e capcità nominale), quindi non è necessario ricorrere a caricatori o regolatori appositi.
La resistenza interna è estremamente bassa e non vi è quasi nessun riscaldamento della batteria, nemmeno con elevate correnti di carica o scarica. Le batterie AGM hanno un tasso di autoscarica molto basso (da 1% a 3% al mese). Una batteria AGM può essere conservata per un lungo periodo di tempo (tipicamente fino a 6 mesi) senza ricarica.
Le modalità di assemblaggio delle piastre AGM rendono questo tipo di batteria in grado di resistere a urti e vibrazioni meglio di qualsiasi batteria standard.

Che cosa significa la sigla Ah presente sulle batterie?

La sigla Ah, si legge Ampere-Ora e identifica la capacità di erogare corrente di una batteria. Essa varia in relazione all’intensità della corrente erogata. La capacità nominale (C) viene convenzionalmente definita alla scarica in 20 h, con una tensione di fine scarica di 1,75V per cella galvanica a una temperatura tra 20/25°C. Ricordiamo che in una batteria al piombo la cella galvanica ha una tensione nominale di 2V. La capacità di una batteria (Ah) viene espressa come il prodotto tra la corrente di scarica (A) e il tempo (h) trascorso fino al raggiungimento della tensione finale di scarica. "Un ampere-ora è un ampere per un'ora, oppure 2 ampere per mezz’ora, 4 ampere per un quarto d’ora e così via.

Ad esempio, se avete un carico che assorbe 20A (ampere), e viene utilizzato per 20 minuti, per calcolare gli Ah utilizzati si usa la seguente formula:

20 (Ampere) x 0,333 (ore) = 6.67 Ah.

Attenzione! Per valutare la capacità delle batterie viene quasi sempre utilizzo il rate 20h. Questo significa che, nel caso di una batteria da 12V, viene scaricata fino a 10,5 volt in un periodo di 20 ore, e ne viene misurato il valore in Ah che riesce a fornire durante tale periodo di periodo di scarica. Alcuni produttori riportano nei datasheet delle loro batterie le tabelle del tasso di scarica in periodi diversi (es. 6 ore e 100 ore) agevolando il confronto tra diversi modelli per diverse applicazioni.

Ad esempio nel caso di batterie industriali, viene utilizzato il rate 6h che rispecchia il tipico ciclo di lavoro quotidiano. Altre volte viene utilizzato il rate 100h per indicare una prestazione migliore di quella reale anche se, il dato a 100h è utile per capire la capacità della batteria per esigenze di backup a lungo termine. Come già scritto in precendenza, le batterie al piombo sono più efficienti con basse correnti di scarica. Per questo motivo, maggiore è il tempo di scarica e maggiore sarà la capacità risultante.

Le batterie si scaricano quando non sono utilizzate?

Tutte le batterie, a prescindere dalla loro chimica, sono soggette ad autoscarica. Il tasso di autoscarica dipende sia dal tipo di batteria che dalla temperatura di conservazione delle batterie. Nel caso delle batteria al piombo, un valore generale di autoscarica da considerare è di circa il 1% - 3% a settimana arrivando anche a valori di 2% al mese nel caso delle batterie Fiamm FGL; indipendenemente dal tipo di batteria è opportuno tenere in considerazione l'importanza delle temperatura, i valori indicati sono normalmente valutati con una temperatura ambiente di 20/25°C.