      |
|
|
|
|
Le Batterie RicaricabiliAutore: Stefano GuariseEstratto dalla rivista "L 'Hobby della Scienza e della Tecnica" - Per gentile concessione dell'Editore elettronica.didattica@promo.it
La diffusione e l’utilizzo sempre maggiore di apparecchiature elettroniche portatili di ogni tipo, ha spinto la ricerca nel settore delle batterie ricaricabili verso un continuo miglioramento sia di tecnologie già consolidate sia verso nuove tecnologie. Telefoni cellulari, telecamere, computer portatili, video-game, utensili elettrici, macchine fotografiche digitali, apparecchi radio e TV, cordless, giocattoli sono solo alcuni dispositivi che possono funzionare indipendentemente dalla rete elettrica, ma non solo , I' industria automobilistica e aereo spaziale ne fa uso. In questa articolo prenderemo in esame i principali tipi utilizzati per usi domestici. Batterie al PiomboQuesto tipo di batterie sono maggiormente usate nel settore automobilistico per I'avviamento dei motori o come fonte di energia principale nelle auto a trazione elettrica. Un altro tipico impiego e nei gruppi di continuità. Tra i vantaggi troviamo I'alta corrente che possono fornire, l'affidabilità, la semplicità di carica e la possibilità di essere usate a basse temperature. Per contro hanno lo svantaggio di essere molto inquinanti, peso elevato, bassa densità energetica e non possono essere scaricate completamente pena il loro danneggiamento. L'elemento ha una tensione di 2V, i formati di uso comune hanno sei, dodici e ventiquattro Volt. La carica viene eseguita in tensione e raggiunge il massimo quando ai capi di ogni singolo elemento la tensione arriva a circa 2,5 V. Nel tipo al piombo gel la corrente massima di carica non deve superare un decimo della capacità nominale. Batterie al Nichel-Cadmio Ni-CdE' una tecnologia vecchia, ormai in disuso, molto utilizzata in passato nelle apparecchiature domestiche. II vantaggio di queste batterie è la lunga durata (oltre 1000 cicli di carica/scarica completi), la robustezza, il basso costo, possibilità di ricariche veloci (fino a quattro volte la capacità). Gli svantaggi sono: bassa densità energetica, elevata auto scarica, effetto memoria, I'uso di metalli pesanti tossici, quindi inquinanti. Per quest'ultimo motivo, il Parlamento Europeo ha emanato una direttiva che bandisce la fabbricazione di queste batterie dal giugno del 2006. L'elemento ha una tensione di 1,2V e si trova nei formati standard, tra i più comuni: AA, AAA, C, D. La carica viene effettuata a corrente costante e può raggiungere livelli quattro volte la capacità nominate della batteria. inoltre più la carica e veloce e più importanza ricopre la qualità del carica batterie. Se per la ricarica a O,1C (ossia un decimo della capacità) e sufficiente un carica batterie manuale in cui è I'utilizzatore a determinare la fine carica in base al tempo, per ricariche rapide e super rapide e necessario utilizzare un caricatore in grado di terminare il ciclo di carica al momento giusto senza sovraccariche, per evitare il danneggiamento irreversibile dell'accumulatore. I carica batterie più evoluti, utilizzano il metodo di rilevazione del DeIta- V. (Fig. 1). Ecco come funziona: durante la ricarica la tensione ai capi della batteria sale fino ad un massimo di circa 1,4-1,5V, raggiunto il picco massimo a causa dei processi chimici interni, la tensione cala, e a questa punto che il carica batterie toglie corrente o passa alla carica di mantenimento, se prevista.
Batterie al Nichel-Metallo idruro (Ni-Mh)
Sono una evoluzione delle batterie al nichel-cadmio, rispetto a queste hanno una maggiore densità energetica e soprattutto non utilizzano il cadmio, metallo pesante, altamente tossico per I' ambiente. Anche se recentemente nel mercato sono apparsi nuovi tipi, queste batterie sono tuttora diffuse. I maggiori impieghi sono in apparecchiature domestiche come i telefoni cordless, videocamere, giocattoli. I vantaggi che offrono sono il basso costo, l'alto numero di cicli carica/scarica completi (fino a 1000 cicli), possono raggiungere potenze elevate, permettono ricariche veloci con alte correnti. Gli svantaggi sono: leggero effetto memoria, si scaricano anche se non sono utilizzate (auto scarica). L'elemento ha una tensione di I,2V e si trova nei formati standard, tra i più comuni: AA, AAA, C, D. La ricarica avviene come per le nichel-cadmio, I'unica differenza sta nel fatto che il Delta- V e meno accentuato quindi il caricatore deve essere in grado di rilevare questa differenza.
Batterie al litio (Li-ion e Li-Po)
E' questa la tecnologia più recente tra Ie batterie che si trovano attualmente in commercio e che ha portato a una vera e propria rivoluzione in alcuni settori in cui vengono utilizzate. La loro principale peculiarità e la maggiore densità energetica e leggerezza rispetto alle batterie precedentemente descritte. Altri vantaggi sono I'assenza dell'effetto memoria e una bassa auto scarica. Si dividono in due famiglie: Ioni-Litio e Polimeri-Litio. Le prime trovano impiego nei cellulari, nei PC portatili, video camere, macchine fotografiche digitali e molti altri dispositivi portatili ad alta tecnologia che non richiedono comunque alte correnti di scarica. Le seconde vista I' altissima capacitià di fornire correnti elevate hanno trovato un larghissimo consenso nel settore del modellismo, tanto che "I'elettrico" ha preso il sopravento sui motore a scoppio. Va detto che questa tecnologia essendo relativamente giovane e in continua evoluzione e sicuramente troverà spazio in settori differenti, quello automobilistico potrebbe trarne vantaggi nell'immediato futuro. Tra gli svantaggi di queste batterie troviamo I'elevato costo, anche se con la maggiore diffusione e prevedibile che i costi diminuiranno, e la pericolosità, se non vengono caricate e scaricate nel modo adeguato. Questa considerazione è valida soprattutto per le batterie ai polimeri di litio le quali, se vengono caricate o scaricate con corrente più elevata di quanto necessario, possono scoppiare ed essere una fonte di pericolo per I'operatore. La tensione della cella e di 3,7 V, non sono prodotte nei formati standard come avviene per le batterie al NI-Mh, ma sono prodotte su misura per gli apparecchi a cui so no destinate Per la ricarica devono essere utilizzati esclusivamente dispositivi adatti, questa avviene in due fasi: nella prima fase il caricatore limita la corrente al 70% della capacità nominale della batteria (0,7C) fino al raggiungimento di 4V, nella seconda fase il caricatore controlla la tensione e ferma il ciclo di carica quando la tensione raggiunge circa 4,2 V e la corrente raggiunge circa il valore di 0,03C (Fig. 2). Esistono altri tipi di batterie ricaricabili, ma per la loro specificità, I' alto costa o la pericolosità sono confermate ad usi molto particolari e non trovano impiego per uso domestico. Altri tipi di batterie invece sono in fase di studio, ma per ora essendo ancora a livello sperimentale non vengono prodotte per il mercato.
Fig.1 Fig.2
|
|
