Il tipo di batteria ricaricabile, le sue dimensioni, voltaggio e capacità determinano per quanto tempo funzionerà il dispositivo con una singola carica della batteria.
I gadget e gli elettrodomestici includono piccoli smartphone e altri gadget portatili, nonché piccole macchinine e carrelli elettrici.
Caratteristiche E Specifiche Della Batteria
I tipi di batteria svolgono un ruolo significativo nelle prestazioni di tali dispositivi elettrici ed elettronici. Il tipo di batteria determina:
Il rapporto peso/potenza è solitamente espresso in W/g o kW/kg. Mostra la potenza massima che la batteria può fornire in modo affidabile, senza effetti negativi sulla batteria stessa.
– corrente di scarica massima corrente che la batteria può fornire per un certo periodo di tempo.
La massima corrente di scarica è spesso indicata nelle capacità della batteria, ad esempio una batteria da 10 Ah con una corrente massima di 30°C può fornire in sicurezza 300 A.
La corrente massima della batteria dell’auto viene spesso definita come la potenza massima che una batteria da 12 V può fornire per 30 secondi, quando è completamente carica e con la tensione che non scende al di sotto di 7,2 V.
Questo valore viene misurato a diverse temperature e quindi ha nomi diversi: Corrente di avviamento (CA) quando il test viene eseguito a 32°F (0°C), Corrente di avviamento a freddo (CCA) quando il test viene eseguito a -18°C (-18°C) e Ampere di avviamento a caldo (HCA) quando il test viene eseguito a 8-18 °C (27 °C).
– il rapporto capacità/peso è la capacità relativa della batteria espressa in Ah/kg o più spesso in Wh/kg.
Il rapporto energia/peso si riferisce alla quantità di energia immagazzinata nelle batterie. È espresso come VAh/kg (Volt-Ampere ore per chilogrammo) o J/kg (“Joule per chilogrammo”).
– Tempo di funzionamento dell’unità/gadget con una singola carica della batteria. Può essere dato in secondi, minuti, ore, giorni, ecc. A seconda del dispositivo.
Elettroutensili, aspirapolvere senza fili e dispositivi elettrici simili possono funzionare per decine di minuti ininterrottamente con una singola carica, mentre smartphone e dispositivi simili possono funzionare per giorni con una singola carica della batteria.
– il peso del pacco batteria per le prestazioni richieste ad esempio, se il pacco batteria deve fornire 100 W per 20 minuti (aspirapolvere cordless, ad esempio), questo è il peso minimo del pacco batteria ed è espresso in grammi, once, libbre , o anche chilogrammi.
– tempo di ricarica necessario affinché la batteria sia completamente carica dopo essere stata scaricata a un livello di sicurezza.
Ad esempio, le batterie al piombo acido a ciclo profondo non devono essere scaricate al di sotto del 20-25%, mentre le batterie al piombo acido di avviamento non devono essere scaricate al di sotto del 40-50%, su base regolare.
D’altra parte, quando sono monitorate da circuiti di protezione, le batterie al litio possono essere quasi completamente scariche, senza pericolo di inversione delle celle o altri effetti negativi sulla batteria. Tuttavia, una scarica completa di una batteria agli ioni di litio senza circuiti di protezione potrebbe facilmente causare danni.
Chimica Della Batteria
Questi tipi di batterie sono utilizzati in gadget ed elettrodomestici moderni.
Batterie al piombo
Uno dei tipi più antichi sono le batterie al piombo. Hanno un basso rapporto capacità/peso e vengono utilizzati in applicazioni in cui il peso del pacco batteria non è critico, come batterie per avviamento auto, batterie UPS, batterie per carrelli e simili. Una delle grandi cose delle batterie al piombo è che possono essere facilmente collegate in parallelo per ottenere una capacità maggiore e in serie per ottenere una tensione più elevata.
Mentre le batterie al piombo-acido allagate o bagnate sono ancora comunemente utilizzate nelle auto, gli elettrodomestici utilizzano batterie al piombo sigillate (SLA) come batterie a celle di gel o AGM (Absorbed Glass Mat). Sono sicuri da usare con qualsiasi orientamento, tranne che capovolti.
Il rapporto capacità/peso di queste batterie è raramente superiore a 35-40 Wh/kg quando vengono scariche per 20 ore con una corrente costante. Perdono una capacità significativa se scaricati a correnti elevate.
Sebbene le batterie al piombo non siano ecocompatibili, possono quasi sempre essere riciclate.
Nichel Cadmio o NiCd
I dispositivi moderni non utilizzano spesso batterie NiCd, ma offrono una potenza molto elevata per un breve periodo. Possono essere ricaricati in tempi relativamente brevi, ma ciò riduce notevolmente il numero di ricariche supportate.
Inoltre, soffrono di un forte effetto memoria e presentano altri svantaggi che li rendono una scelta meno favorevole rispetto alle nuove tecnologie delle batterie.
Il rapporto capacità/peso è raramente superiore a 40-45 Wh/kg; significativamente inferiore quando vengono utilizzate correnti di scarica elevate.
Le batterie NiCd, che contengono cadmio e non sono ecocompatibili, vengono sostituite da batterie NiMH e Litio.
NiMh, idruro di nichel metallico
La batteria NiMH non contiene cadmio o piombo. Accumulano più energia per unità di peso, possono essere ricaricate rapidamente (a seconda del tipo di batteria NiMh), non hanno effetto memoria e possono sopportare più cicli di carica/ricarica rispetto alle batterie NiCd.
Non amano essere scaricati con forti correnti. Tuttavia, le nuove batterie NiMh sono paragonabili al NiCd in termini di segmenti di correnti di scarica.
Il tasso di autoscarica delle batterie NiMH è diminuito nel corso degli anni e le batterie più nuove possono rimanere inutilizzate per mesi senza perdere significativamente la carica.
Il rapporto capacità/peso è raramente superiore a 120 Wh/kg; le batterie ad alta corrente di scarica hanno una capacità fino a 80 Wh/kg, raramente superiore a quella.
Batterie al Litio
Le batterie agli ioni di litio e ai polimeri di litio hanno il miglior rapporto capacità/massa, non hanno effetto memoria, possono essere scaricate con correnti relativamente forti e, se vengono utilizzati caricatori/scaricatori adeguati, durano a lungo.
D’altra parte, sono uno dei tipi di batterie più costosi utilizzati nei dispositivi cordless.
Il rapporto capacità/peso va anche oltre i 175 Wh/kg, ma quello che si ottiene è quello per cui si paga (non sempre il contrario), soprattutto per le batterie utilizzate nei modelli telecomandati di aeroplani ed elicotteri elettrici queste batterie costano molto di più rispetto alle batterie NiMH.
È possibile acquistare batterie al litio in confezioni personalizzate da collegare ai dispositivi cordless o da batterie di dimensioni standard come le batterie al litio 18650/19670 da 3,7 V.
La chimica del litio ferro fosfato (LiFePO4) ha una tensione nominale di 3,2 V. Tuttavia, queste batterie possono supportare oltre 2000-4000 cicli di carica/scarica, rendendole una scelta interessante per veicoli elettrici e altre applicazioni off-the-grid.
Le batterie ai polimeri di litio presentano un rapporto capacità/peso fino a 250 Wh/kg, ma supportano anche “solo” 300-500 cicli di carica/scarica: le batterie ai polimeri di litio sono comunemente utilizzate negli apparecchi e nei dispositivi di fascia alta in cui ultraleggeri e molto potenti sono necessarie le batterie.
Per farla breve: ci sono anche altri tipi di batterie ricaricabili che si trovano in casa, ma il loro uso è raro.
Oggi le batterie NiMh sono le più comunemente utilizzate, ma le batterie al litio stanno diventando sempre più comuni nei dispositivi cordless.
Mai, e soprattutto mai, cortocircuitare batterie di qualsiasi tipo. Inoltre, non metterli mai nelle fiamme o caricarli con un caricatore errato. Riciclare le batterie correttamente dopo che sono esaurite.
