Batterie, impariamo a conoscerle meglio - AriVigevano 2018

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Batterie, impariamo a conoscerle meglio

Autocostruzione
Poche semplici utili parole di Beppe IK2XEH e Giorgio I2FUZ

Premessa
Per arrivare a parlare della batteria occorre prima fare riferimento alla pila di Alessandro Volta (vedi la pagina: "Nascita della radio"). Infatti la pila, che noi oggi conosciamo piu' comunemente con il nome ad esempio di "stilo" o "ministilo", e' l'elemeto base, denominato cella,  che combinato mettendo insieme piu' celle costitisce poi la batteria. Una batteria e' considerata un generatore puro e come tutti i generatori di corrente possiede una resistenza interna. Attraverso questa resistenza passa la corrente nota con il nome di autoscarica cioe' quel fenomeno che vede la nostra batteria scaricarsi comunque anche se la lasciamo inattiva. Per non essere dispersivi ci limitiamo a fornire solo semplici informazioni esaminando le batterie, di tipo ricaribale, divenute oggi di maggiore diffusione che possiamo cosi' riassumere: piombo-acido (Pb), nichel-cadmio (Ni-Cd), nichel-idruri-metallici (Ni-MH), litio-ioni (Li-ion).

Descrizione
Ricordando che in tutte le batterie e' presente "l'elettrolita", composto dalle diverse sostanze chimiche, passiamo ora ad esaminare in ordine i vari tipi:

Batteria piombo-acido e piombo-gel (Pb) :
trova il suo impiego prevalente su autoveicoli. Nel tipo classico occorre controllare periodicamente il livello dell'elettrolita ed eventualmente rabboccando con acqua distillata, in quelle denominate "senza manutenzione", questa operazione non e' piu' necessaria e a volte non possibile.
La durata media e' di circa quattro anni dopo i quali inizia a sentirsi l'invecchiamento dovuto alla corrosione delle piatre interne. Questo fenomeno produce la progressiva riduzione della superficie di accumulo delle cariche eletrriche e di conseguenza ne riduce progressivamente la durata. Quando i depositi da corrosione arrivano a lambire una piastra si produce un corto-circuito interno ed il danneggiamento irreparabile di un elemento (o cella).
Esiste anche una versione comunemente chiamata "ermetica", nella quale l'elettrolita e' sostituito da un composto simile ad un "gel", che trova impiego nei sitemi di allarme e nei gruppi di continuita' preferendo un uso statico.
La tensione di ricarica deve avere un valore maggiore del 10% della tensione nominale. Una cella di questo tipo ha una tensione nominale di 2,1 volt. Queste batterie non devono assolutamente essere scaricate. La tensione minima per una cella definita scarica e' di 1,8 volt. Se lasciate scariche si danneggiano.
L'autoscarica e' contenuta e se rimangono inutilizzate si consiglia la ricarica almeno una volta al mese.
In certe applicazioni possono essere lasciate in tampone con uno specifico caricabatterie senza limite di tempo.

Batteria nichel-cadmio (Ni-Cd) :
ha segnato una svolta importante trovando impiego nei campi piu' svariati, dai trasporti all'elettronica.
Caratteristica importante e' la necessita' di richiedere la scarica totale (ben controllata) prima di ogni ricarica.
Una ricarica parziale produce l'effetto memoria che condiziona la buona efficienza.
Molti sono i dispositivi che utilizzano anche gli elementi cosiddetti a       "stilo" o "ministilo" di grande diffusione. La durata e' determinata dal numero di ricariche che puo' raggiungere anche molte centinaia.  Una cella di questo tipo ha una tensione nominale di 1,25 volt. La tensione minima per una cella definita scarica e' di 1,1 volt, rappresenta la tensione minima di utilizzo. I dati per una  ricarica regolare devono essere dichiarati dal costruttore.
L'autoscarica e' molto bassa, a differenza delle precedenti se si scaricano completamente non si danneggiano ma e' buona cosa conservarle cariche. Controllare periodicamente lo stato ed eventualmente ricaricarle.
Non sono adatte per l'uso in tampone.

Batteria nichel-idruri-metallici (Ni-MH) :
molto piu' efficiente ha sostituito le vecchie nichel-cadmio riducendo a valori trascurabili il famoso effetto memoria che costringeva a scaricare la batteria prima di ricaricarla. Trova impiego sia nei trasporti che nei dispositivi elettronici e nelle dimensioni di solito dette a "stilo" o "ministilo" di grande diffusione. Come le precedenti la durata e' determinata dal numero di ricariche, anche parziali, che raggiunge molte centinaia secondo la qualita' dei materiali impiegati.
Una cella di questo tipo ha una tensione nominale di 1,25 volt. La tensione minima per una cella definita scarica e' di 1,1 volt, rappresenta la tensione minima di utilizzo.
Non deve essere scaricata ed e' bene non farla scendere sotto 1,0 volt perche' si danneggia.
Per la carica occorre un caricabatterie specifico, con corrente ad impulsi e controllo elettronico.
Anche per questo tipo deve essere il costruttore a dichiarare i dati per una corretta ricarica.
Diversi modelli, per apparati dedicati, costruiti in contenitore soprannominato "pacco", hanno all'interno un regolatore elettronico di gestione della corrente e temperatura e si distinguono per la presenza di un maggior numeto di contatti. In questo caso il regolatore elettronico unitamente al caricabatterie specifico provvedono ad un controllo ottimale del ciclo.
L'autoscarica e' bassa, controllarle ed eventualmente ricaricale periodicamente.
Non sono adatte per l'uso in tampone.

Batteria litio-ioni (Li-ion) :
presenta caratteristiche decisamente migliori rispetto alle precedenti, per questo motivo sono utilizzate nelle apparecchiature piu' moderne come la telefonia mobile e apparati audio/video portatili.
Una cella di questo tipo ha una tensione nominale di 3,7 volt. La tensione minima per una cella definita scarica e' di 2,8 volt.
Anche questo tipo per la carica necessita di un caricabatterie specifico, con corrente ad impulsi e controllo elettronico.
All'interno della batteria e' presente il regolatore elettronico di gestione della corrente e temperatura.
La durata e' legata semplicemente al tempo, in media circa quattro anni, indipendentemente dall'utilizzo e dai cicli, per questo motivo non conviene acquistarle e poi tenerle inutilizzate.
L'autoscarica e' sensibile,  si consiglia di ricaricale periodicamente. Se vengono scaricate totalmente possono danneggiarsi.
Non risentono molto del freddo e non sono adatte per l'uso in tampone.

Caratteristiche comuni

Surriscaldamento: un elevato riscaldamento durante il ciclo di carica, o l'esposizione in ambiente ad alta temperatura, riduce la vita della batteria perche' l'elettrolita entro contenuto evapora piu' rapidamente impoverendosi con conseguente diminuzione di accumulo delle cariche elettriche.
Altro fenomeno dovuto al riscaldamento e' l'aumento della pressione interna alla cella che, se eccessiva, a volte puo' anche diventatre pericolosa. L'aumento della pressione puo' provocare anche rigonfiamento dell'involucro ed il cedimento delle tenute con conseguente fuoruscita dell'elettrolita.
      
Carica rapida: alcune batterie (di solito del tipo Pb e NiCd) prevedono la possibilita' di carica rapida. Questa opzione deve essere chiaramente indicata nei dati forniti dal costruttore. Ovviamente e' bene sapere che se si fa uso della carica rapida il numero di cicli che costituiscono la vita della batteria viene sensibilmente ridotto anche a un terzo dei cicli con carica lenta.
      
Il freddo: quasi tutti i tipi di batteria esaminati, tranne le litio-ioni, hanno la caratteristica comune di risentire del freddo. Infatti le basse temperature provocano un sensibile calo della capacita'.





Per chiarimenti o informazioni scrivi a: autocostruzioni@arivigevano.net












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