Scarica Autonoma delle Batterie
Le batterie subiscono una scarica autonoma progressiva, anche quando non sono collegate o in funzione. Questo fenomeno è attribuibile a reazioni chimiche “secondarie” non produttive di corrente che avvengono all’interno della cella, anche in assenza di carico. Il tasso di queste reazioni secondarie diminuisce quando le batterie sono conservate a temperature più basse, sebbene alcune possano essere danneggiate dal congelamento.
Principi di Funzionamento
Una batteria elettrica è essenzialmente una fonte di energia elettrica in corrente continua. Converte l’energia chimica immagazzinata in energia elettrica attraverso un processo elettrochimico, fornendo così una fonte di forza elettromotrice per consentire il flusso di correnti in circuiti elettrici ed elettronici. Una tipica batteria è costituita da una o più celle voltaiche.
Il principio fondamentale in una cella elettrochimica è rappresentato dalle reazioni redox spontanee in due elettrodi separati da un elettrolita, una sostanza che è conduttiva ionica e isolante elettricamente.
Tasso di Scarica Autonoma
Le vecchie batterie ricaricabili si scaricano più rapidamente delle batterie alcaline usa e getta, in particolare quelle a base di nichel; una batteria al nichel-cadmio (NiCd) appena caricata perde il 10% della sua carica nelle prime 24 ore e successivamente si scarica a un tasso di circa il 10% al mese. La scarica autonoma della batteria NIMH è del 5–20% il primo giorno e si stabilizza intorno allo 0,5–4% al giorno a temperatura ambiente. Ma a 45 °C è circa tre volte più alta.
Una batteria al piombo-acido lasciata in magazzino a temperature moderate ha un tasso stimato di scarica autonoma del 5% al mese. Questo tasso aumenta con l’aumentare della temperatura e aumenta il rischio di solfatazione. Le batterie ricaricabili agli ioni di litio hanno un tasso di scarica autonoma tipicamente dichiarato dai produttori di 1,5–2% al mese. Il tasso aumenta con la temperatura e lo stato di carica.
Le batterie primarie perdono tipicamente dal 2 al 5 percento della loro carica originale all’anno quando sono conservate a temperatura ambiente (20–30 °C). Per la batteria primaria al litio-metallo, come la CR2032, il tasso di scarica autonoma è di circa l’1% all’anno; ciò significa una batteria in magazzino. Una temperatura più bassa riduce il tasso di scarica autonoma, ma i produttori solitamente non raccomandano una tale conservazione a lungo termine.
Altre Caratteristiche
Per confrontare e comprendere la capacità di ogni batteria, alcuni parametri importanti sono caratteristici di ciascuna batteria, anche all’interno di un tipo di batteria. Questi parametri sono un riferimento quando è necessaria una batteria e sono richieste qualità specifiche, poiché le batterie vengono utilizzate in tutti i tipi di dispositivi e per scopi infiniti.
Tensione delle Celle
La tensione delle batterie elettriche è creata dalla differenza di potenziale dei materiali che compongono gli elettrodi positivi e negativi nella reazione elettrochimica.
Tensione di Taglio
La tensione di taglio è la tensione minima consentita. È questa tensione che generalmente definisce lo stato di “vuoto” della batteria.
Capacità
La capacità coulometrica è il totale di Ampere-ora disponibili quando la batteria è scaricata a una certa corrente di scarica dal 100% SOC alla tensione di taglio.
Tasso di Scarica C
La tensione di taglio è la tensione minima consentita. È questa tensione che generalmente definisce lo stato di “vuoto” della batteria.
Degradazione
Una certa degradazione delle batterie ricaricabili si verifica ad ogni ciclo di carica-scarica. La degradazione si verifica solitamente perché l’elettrolita migra lontano dagli elettrodi o perché il materiale attivo si stacca dagli elettrodi.
Profondità di Scarica
La profondità di scarica è una misura di quanta energia è stata prelevata da una batteria ed è espressa come percentuale della capacità totale. Ad esempio, da una batteria da 100 Ah dalla quale sono stati prelevati 40 Ah, si è verificata una profondità di scarica del 40%.
Stato di Carica
Lo stato di carica si riferisce alla quantità di carica in una batteria rispetto ai suoi stati predefiniti di “pieno” e “vuoto”, ovvero la quantità di carica in Ampere-ora rimanente nella batteria.
