Batteria al nichel-metallo idruro | Batteria NiMH | Descrizione e applicazioni

Batteria al Nichel-Metallo Idruro: Un’Alternativa Efficace e Sostenibile

Le batterie al Nichel-Metallo Idruro (NiMH) sono una tipologia di batterie ricaricabili ampiamente utilizzate in vari dispositivi elettronici e veicoli elettrici. Queste batterie presentano un elettrodo positivo composto da idrossido di nichel e un elettrodo negativo realizzato con un idruro metallico, una lega che assorbe idrogeno. Introdotta commercialmente nel 1989, la batteria NiMH ha ottenuto un largo successo grazie alle sue notevoli prestazioni e alla sua natura ecologica.

Capacità e Resistenza Interna

Le batterie NiMH offrono un’energia specifica del 40% superiore rispetto alle batterie al Nichel-Cadmio (NiCd), con una capacità circa doppia. Hanno anche una resistenza interna significativamente inferiore rispetto alle batterie alcaline, consentendo il mantenimento di una tensione più elevata anche sotto carichi pesanti. Queste caratteristiche le rendono particolarmente adatte per applicazioni ad alta potenza.

Applicazioni e Vantaggi Ambientali

Le batterie NiMH trovano impiego in una vasta gamma di applicazioni, dalle più comuni pile AA e AAA a dispositivi più specifici come fotocamere, vecchi telefoni cellulari, rasoi elettrici, strumenti e apparecchiature mediche. Sono anche utilizzate in veicoli ibridi elettrici, rappresentando circa il 10% del mercato totale delle batterie ricaricabili. Inoltre, la mancanza di cadmio tossico le rende una scelta più ecologica rispetto ad altre tecnologie di batterie.

Caratteristiche Tecniche e Chimiche

Una tipica cella NiMH contiene un catodo di ossido di nichel-idrossido, un anodo di idruro metallico, un separatore e un elettrolita alcalino (idrossido di potassio). Le reazioni chimiche durante lo scarico sono descritte dalle seguenti equazioni:

MH + OH
M + H2O + e

NiO(OH) + H2O + e → Ni(OH)2 + OH

Il totale della tensione della reazione redox è E0 = 0.49V – ( – 0.83V) = 1.32V. Queste caratteristiche conferiscono alle batterie NiMH una specifica energia di circa 80 Wh/kg, simile a quella delle batterie alcaline e più del doppio rispetto a quelle NiCd.

Aspetti Positivi e Negativi

Le batterie NiMH presentano diversi vantaggi, tra cui la capacità di erogare un’elevata corrente di uscita e la possibilità di una ricarica rapida. Sono inoltre meno costose rispetto ai sistemi a base di litio. Tuttavia, presentano alcuni svantaggi come una maggiore autodescarica rispetto ad altre tipologie e una minore energia e potenza specifica rispetto ai sistemi a base di litio.

Manutenzione e Sicurezza

Le batterie NiMH necessitano di un controllo e una manutenzione relativamente semplici. Possono auto-scaricarsi fino al 20% nelle prime 24 ore e successivamente del 10% al mese. Sono inoltre sensibili a sovraccarica, surriscaldamento, polarità errata e scarica profonda. La loro vita utile tipica è di circa 700-1.000 cicli di carica/scarica.

Perché le Batterie Alcaline Hanno 1.5V mentre le Ricaricabili 1.2V?

Le batterie alcaline e quelle ricaricabili hanno tensioni nominali differenti a causa delle loro diverse chimiche. Le batterie alcaline hanno una tensione a circuito aperto di 1.5V che diminuisce con l’uso, mentre le batterie NiMH hanno una tensione più costante di 1.2V fino all’esaurimento. Questo le rende intercambiabili nella maggior parte delle applicazioni elettroniche.

Conclusione

Le batterie al Nichel-Metallo Idruro rappresentano una soluzione efficace e ambientalmente sostenibile per una vasta gamma
di applicazioni. Nonostante alcuni svantaggi come l’autodescarica e la sensibilità a sovraccarica e scarica profonda, le loro caratteristiche di alta capacità, minor impatto ambientale e costo inferiore rispetto alle batterie al litio le rendono una scelta popolare sia in ambito domestico che industriale. L’adattabilità delle batterie NiMH a diversi dispositivi e la loro capacità di mantenere una tensione elevata sotto carico pesante le rendono un’opzione versatile e affidabile per l’alimentazione di una vasta gamma di apparecchiature elettroniche.

Nickel Metal Hydride Battery

 

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