Batteria al gel | Caratteristiche, applicazioni, pro e contro

Batterie al Gel: La Tecnologia Moderna delle Batterie VRLA

Le batterie al gel rappresentano un’innovazione significativa nel campo delle batterie VRLA (Valve Regulated Lead Acid). Questo tipo di batteria si distingue per l’uso di un elettrolita gelificato, che riduce notevolmente l’evaporazione e il rischio di perdite, tipici delle batterie a cella umida. Ciò comporta una minore corrosione e una maggiore resistenza a urti e vibrazioni. Chimicamente, le batterie al gel sono molto simili alle batterie tradizionali non sigillate, con la differenza principale nell’uso del calcio al posto dell’antimonio nelle piastre di piombo, permettendo la ricombinazione dei gas.

L’acido solforico viene miscelato con silice fumé, creando una massa simile a un gel e immobile. A differenza delle batterie a cella umida inondate, le batterie al gel non necessitano di essere mantenute in posizione verticale. Per massimizzare la durata di una batteria AGM, è fondamentale seguire le specifiche di ricarica del produttore, preferendo un caricabatterie a tensione regolata.

Altri Tipi di Batterie al Piombo-Acido

Esistono principalmente due gruppi di batterie al piombo-acido:

• Batteria VLA (Vented Lead-Acid Battery): Questa è una batteria al piombo-acido inondata o ventilata, dove gli elettrodi sono immersi in eccesso di elettrolita liquido.
• Batteria SLI (Starting, Lighting, Ignition): Queste batterie sono progettate per fornire corrente massima in breve tempo, mantenendo costante la tensione. Hanno una buona durata in condizioni di ciclo superficiale, ma una vita molto breve in condizioni di ciclo profondo.
• Batteria VRLA (Valve-Regulated Lead-Acid Battery): In questo tipo, l’elettrolita è immobilizzato in un separatore assorbente o in un gel.

I due tipi principali di batterie VRLA sono:

• Batteria AGM (Absorbent Glass Mat): Una batteria al piombo-acido VRLA con piccoli canali di gas nell’elettrolita. Queste batterie offrono maggiore densità di potenza ed energia e una vita ciclica più lunga rispetto alle batterie al piombo-acido inondate tradizionali.
• Batteria al Gel (Gel Battery): Una batteria VRLA moderna con elettrolita gelificato. Riduce l’evaporazione dell’elettrolita e le perdite, con maggiore resistenza a urti e vibrazioni.

Chimica delle Batterie al Piombo-Acido: Come Funzionano

Il principio di funzionamento di una batteria al piombo-acido può essere illustrato dai processi chimici che avvengono durante la carica e la scarica. Durante la scarica, si verifica il processo:

Pb + SO₄^2- → PbSO₄ + 2e^– (all’anodo)

Il piombo viene ossidato con l’elettrolita a solfato di piombo, ril
asciando due elettroni. Al catodo si forma anch’esso solfato di piombo attraverso la reazione:

PbO₂ + SO₄^2- + 4H⁺ + 2e^– → PbSO₄ + 2H₂O

In questa reazione, avviene una riduzione dell’ossido di piombo. Il solfato di piombo si deposita sulle elettrodi e, in parte, anche sul fondo del contenitore. Poiché l’acido solforico viene consumato durante il processo di scarica, lo stato di carica (SoC) può essere determinato misurando la densità dell’elettrolita.

Durante la carica, i processi avvengono in direzione opposta, in modo che il solfato di piombo formatosi durante la scarica venga ossidato in piombo e ridotto in ossido di piombo. Se il solfato di piombo viene completamente consumato e il processo di carica non si interrompe, inizia l’elettrolisi dell’elettrolita. La sovraccarica con alte tensioni di carica genera gas di ossigeno e idrogeno per elettrolisi dell’acqua, che sfugge e si perde. Le batterie sigillate hanno catalizzatori (Pd, Pt) sopra il ventilatore 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, la comprensione della chimica e delle tipologie delle batterie al piombo-acido è fondamentale per l’ottimizzazione del loro utilizzo e manutenzione. Sia le batterie al gel che quelle AGM offrono vantaggi significativi rispetto alle tradizionali batterie a cella umida, in termini di durabilità, sicurezza e prestazioni.