Batteria AGM: Tecnologia e Funzionamento
Le batterie AGM (Absorbent Glass Mat), una varietà delle batterie al piombo regolate da valvola (VRLA), rappresentano un’innovazione significativa nel campo delle tecnologie di accumulo energetico. Questo tipo di batteria è caratterizzato da canali gassosi microscopici nell’elettrolita e un separatorio in fibra di vetro tra le piastre, che funge da contenitore per l’elettrolita e separatore delle piastre stesse.
Ciclo Chiuso dell’Ossigeno
Un aspetto cruciale delle batterie AGM è il loro ciclo chiuso dell’ossigeno (COC). Durante la sovraccarica o la carica di mantenimento, l’ossigeno generato all’elettrodo positivo può essere trasportato all’elettrodo negativo e riutilizzato. Questo processo riduce significativamente la perdita d’acqua poiché l’acqua consumata nelle reazioni laterali durante la carica può essere compensata dalla rigenerazione derivante dalla reazione di idrogeno e ossigeno. Di conseguenza, le batterie AGM non necessitano di manutenzione.
Efficienza e Durata
Le batterie AGM si distinguono per la loro resistenza alla scarica spontanea e sono efficienti in un ampio intervallo di temperature. Tuttavia, per massimizzare la loro durata, è essenziale seguire le specifiche di carica del produttore, utilizzando un caricabatterie a regolazione di tensione.
Confronto con Altre Batterie al Piombo
Le batterie AGM, grazie alla loro maggiore densità di potenza ed energia e a una vita ciclica più lunga, superano le tradizionali batterie al piombo inondate e quelle senza manutenzione.
Altri Tipi di Batterie al Piombo
Esistono due gruppi principali di batterie al piombo:
Batterie VLA (Vented Lead-Acid): Si tratta di batterie con elettrolita liquido, in cui
gli elettrodi sono immersi in eccesso di elettrolita. Queste possono essere suddivise in:
Batterie Trazione o cicliche profonde: Ideali per scariche costanti e prolungate, resistenti alla degradazione dovuta a cicli di scarica e carica, come nei sistemi fotovoltaici e nei veicoli elettrici.
Batterie SLI (Starting, Lighting, Ignition): Progettate per erogare corrente massima in breve tempo. Hanno una buona durata in condizioni di ciclo superficiale, ma scarsa in cicli profondi.
Batterie VRLA (Valve-Regulated Lead-Acid): Queste batterie sono sigillate o regolate da una valvola, con l’elettrolita immobilizzato in un separatore assorbente o in gel. Le due tipologie principali sono:
Batterie AGM (Absorbent Glass Mat): Descritte precedentemente.
Batterie Gel: Queste batterie VRLA contengono un elettrolita gelatinizzato, riducendo l’evaporazione dell’elettrolita e i problemi di corrosione comuni nelle batterie a cella umida.
Chimica delle Batterie al Piombo
Il funzionamento di una batteria al piombo si basa su processi chimici specifici durante le fasi di scarica e carica. Durante la scarica, all’anodo avviene la reazione Pb + SO42- → PbSO4 + 2e–, con l’ossidazione del piombo che interagisce con l’elettrolita formando solfato di piombo e rilasciando elettroni. Analogamente,
al catodo si verifica la formazione di solfato di piombo attraverso la reazione PbO2 + SO42- + 4H+ + 2e– → PbSO4 + 2H2O. In questo caso, si ha una riduzione dell’ossido di piombo. Il solfato di piombo si deposita sui elettrodi e, in parte, sul fondo del contenitore. Poiché l’acido solforico viene consumato nel processo di scarica, lo stato di carica (SoC) può essere determinato misurando la densità dell’elettrolita.
Il Processo di Ricarica
Durante la ricarica, i processi chimici avvengono in direzione opposta, permettendo la conversione del solfato di piombo formatosi durante la scarica in piombo e ossido di piombo ridotto. Se il solfato di piombo viene completamente consumato e il processo di carica non viene interrotto, inizia l’elettrolisi dell’elettrolita. La sovraccarica con alte tensioni di carica genera gas di ossigeno e idrogeno per elettrolisi dell’acqua, che sfuggono e si perdono. Le batterie sigillate dispongono di catalizzatori (Pd, Pt) sopra la valvola dove il gas ossidrogeno può ricombinarsi in acqua. La tensione della cella risultante può essere determinata dalla serie galvanica. La tensione totale della reazione redox è quindi: E0 = 1.68V – ( – 0.36V) = 2.04V.
In conclusione, le batterie AGM offrono un’eccellente alternativa alle tradizionali batterie al piombo, con vantaggi significativi in termini di manutenzione, durata e prestazioni. La comprensione della loro chimica e funzionamento è fondamentale per ottimizzarne l’uso e garantire una lunga vita utile.
