HV Battery Tecnica: Funzionamento delle batterie al Piombo.

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Si parla molto di batterie... ma in realtà sapete come funzionano e soprattutto quali siano le loro caratteristiche principali?
Provo a darvi una piccola infarinatura.
Partiamo dalle batterie al Piombo... e man mano affronteremo anche le altre tipologie di batterie e scopriremo il miglioramento della tecnica di stoccaggio strada facendo.

accumulatore-al-piombo.jpg
Le batterie al piombo sono le più diffuse e per questo è giusto iniziare da loro: assorbono carica e rilasciano carica tramite una soluzione di acido solforico e acqua distillata e piastre di piombo.
Ogni cella ha un valore di 2 volts circa.
Una cella è scarica quando arriva a 1,75V, totalmente carica 2,15/2.2 Volts.
Durante la ricarica si arriva a circa 2,5 Volts a cella.
Per questo motivo la classica batteria al piombo da 12 Volts ha 6 celle poste in serie e la tensione minima (completamente scarica) è 10,5, la tensione dove dovrebbe essere è circa 12,5/12,7 e mai sotto i 12,2, in carica si va da 13,7 a 14,7... in certe batterie "corazzate" si raggiungono i 15Volts (soprattutto per gli impianti di stoccaggio fotovoltaico).

Quali sono i pro e i contro?
Tra i pro è il costo: sono estremamente economiche, inoltre possono dare spunti di corrente elevatissimi, per cui sono molto adatte a fare lo "starter".
Purtroppo sono anche molto fragili e l'economia di scala ha fatto si che le piastre che vengono inserite (al piombo) siano sempre più sottili per avere correnti e spunti elevate.
Però questo ne riduce drasticamente la vita e nel tempo si possono sfondare o danneggiare vanificando il funzionamento di una cella.
Uno dei problemi maggiori è la solfatazione, ovvero se si scarica troppo sulle piastre si formano cristalli di solfato di zolfo che di fatto isolano la piastra e questa non scambia più ioni.
Per risolvere il problema della solfatazione ci sono vari metodi: uno di questi è caricarla tantissimo a correnti elevate e tensioni elevate portando ad ebollizione il liquido interno... 1 volta su 2 si riesce, ma il 50% dei casi comunque la batteria è da buttare.
Diversamente si può tentare con un ciclo di carica a impulsi particolari, procedimento molto lento e delicato... anche in questi casi non c'è certezza di recuperare la batteria.
Per recuperarla con maggiori possibilità occorrerebbe vuotarla, lavarla con sostanze adeguate e rimettere l'acido, operazione in fai da te assolutamente da evitare e pericolossissima.
Il caldo e il freddo inoltre ne limitano le funzioni, troppo freddo riduce drasticamente la capacità di stoccaggio e di scarica ma anche di ricarica, per questo sono nel vano motore poichè durante il funzionamento il motore stesso le scalda consentendo loro di funzionare meglio... purtroppo talvolta le mette anche in sofferenza scaldandole troppo.

SCARICA PROFONDA: NO!!!
Le batterie al piombo non gradiscono scariche profonde... una batteria da 100Ampere non ha di fatto 100Ampere... se si scarica per tutte le ampere che sono indicate lo si deve fare lentamente e alla giusta temperatura e gli accorcerete ogni volta la vita utile...
Se chiedete in modo aggressivo andrà giù di tensione e rischierete la solfatazione o rottura di una cella in brevissimo tempo.
Mediamente una batteria normale può sopportare una corretta scarica fino a circa il 40% senza danni.
Il numero di cicli di ricarica è approssimativamente 2-300 cicli di scarica (al 40%) e lenti.
Per le batterie professionali e corazzate i cicli di ricarica possono andare da 500 a 1500 (ovviamente con un calo delle prestazioni accettabili).

Nell'uso per impianti fotovoltaici ci sono batterie chiamate AGM (al gel) che sono più robuste, o batterie "Tubolari" con lastre di piombo spesse, si può sopportare scariche corrette fino al 60% del totale senza danni evidenti... ma suggerisco di non andare mai oltre il 50% nemmeno con queste batterie per la loro salvaguardia.

In passato (qualcuno potrebbe ricordare la panda elettra della fiat, anni 90...) si usavano queste batterie per le auto elettriche... ma il problema era la lentezza di ricarica e dopo pochi anni la loro necessaria sostituzione, oltre che la ridotta autonomia e l'alto costo... ma erano ovviamente dei timidi prototipi.

PESO:
il peso delle batterie è ingente e una panda elettra doveva portare dietro tantissimi quintali di batterie.
Di recente ho visto una panda elettra e una fiat 600 elettra (l'evoluzione) convertita da batterie al piombo a batterie al litio.
Risultato fino a 300 Kg meno e autonomia raddoppiata.
Per questo l'auto elettrica era solo un miraggio... in passato.

EFFICIENZA DI CARICA: BASSA
Una cosa che pochi sanno è che una batteria al piombo, per ricaricare, consuma fino al 30-40% di energia in più.
Quindi per avere 1Kw/h di energia stoccata dovete usare circa 1,4Kw/h.

Poichè una batteria al piombo non è adatta ad essere ricaricata o scaricata a metà, nelle applicazioni dove si usa una quantità di energia elevata se la prendono a male e si rischia la solfatazione prematura.
E' preferibile una volta scaricata portare nuovamente la batteria alla massima carica prima di andarla ad usare nuovamente in scarica.

Nelle applicazioni fotovoltaiche (ma le stesse cose valgono nell'uso di mezzi elettrici) è preferibile usare molti più ampere rispetto a quelli necessari.
Ad esempio per avere 5Kw/h di energia stoccata disponibile è preferibile avere di targhetta fino a 10 o 12 Kw/h... proprio per evitare le scariche profonde.
La corrente di carica deve essere inoltre non oltre il 15% della capacità massima delle batterie, quindi 100A... la carica dovrebbe essere sotto i 15A... meglio se tra 5 e 10A.
Più è lenta meglio è.
Più è veloce e prima dovranno essere sostituite.

VERIFICA DELLO STATO DELLE BATTERIE AL PIOMBO
Densimetro_hydrometer.jpg
Per verificare lo stato di una batteria il tester non serve molto, salvo diagnosticarne la morte.
Serve principalmente un densimetro che misura lo stato della soluzione interna.
Aspirando un pò di liquido da ogni cella l'ampolla interna, a seconda della carica della soluzione sale o rimane bassa.

Un valore segnalato tra bianco e verde (verde è preferibile) indica una buona condizione della batteria e tutte le celle devono essere similari, se una cella è molto squilibrata, controllate il livello e il colore (che deve essere trasparente e non marrone o torbo): se il colore e livello sono corretti e l'ampolla indica arancio e le altre in verde iniziate a pensare che avete un problema sulla cella e quindi su tutta la batteria.
Un densimetro costa veramente poco ma per chi ha queste batterie può essere estremamente utile.

La batteria al Piombo è inoltre completamente riciclabile, inefficiente ma riciclabile.

Nella prossima puntata vi farò una panoramica sulle batterie al nickel cadmio e nickel metal e altri tipi di batterie della vecchia guardia... per arrivare alle batterie al litio.

Attendo vostri commenti.
 

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Per chi non vuol leggere... ho fatto una rubrica... e questo è il secondo video dove parlo di batterie al piombo.
Spero sia di gradimento:
 
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