Batteria per Auto – La Batteria Automobilistica
Una batteria per auto, conosciuta anche come batteria SLI, è una batteria ricaricabile utilizzata per avviare un veicolo a motore. L’acronimo SLI sta per avviamento, illuminazione e accensione. Il suo scopo principale è fornire corrente elettrica al motore di avviamento elettrico, che a sua volta avvia il motore a combustione interna alimentato chimicamente, propellendo effettivamente il veicolo.
Funzionamento e Componenti
Una volta che il motore è in funzione, l’alimentazione per i sistemi elettrici dell’auto è ancora fornita dalla batteria, con l’alternatore che carica la batteria in base all’aumento o alla diminuzione della domanda. Progettate per erogare corrente massima in breve tempo e mantenere costante la tensione, queste batterie presentano una bassissima resistenza interna. Tuttavia, hanno una durata limitata in condizioni di cicli profondi (circa 12-15 cicli).
Caratteristiche e Tipologie
Le batterie per auto sono soggette a scariche di corrente con forti variazioni di temperatura, il che giustifica caratteristiche specifiche di peso, design e forma. Comunemente utilizzate per avviare auto e veicoli a diesel e benzina, la maggior parte delle batterie per auto sono batterie al piombo-acido. Queste includono un involucro, due piastre di piombo o gruppi di piastre (una positiva e una negativa) e un elettrolita costituito dal 37% di acido solforico (H2SO4).
Sicurezza e Manutenzione
Essendo il contenitore dell’elettrolita non sigillato, è necessario mantenere la batteria in posizione verticale e in un’area ben ventilata per garantire la sicura dispersione del gas idrogeno prodotto durante la sovraccarica. Le batterie al piombo-acido hanno generalmente un’efficienza coulombica dell’85% e un’efficienza energetica dell’ordine del 70%.
Processo Chimico
Il piombo e il biossido di piombo, materiali attivi sulle piastre della batteria, reagiscono con l’acido solforico nell’elettrolita formando solfato di piombo. Quest’ultimo si forma inizialmente in uno stato finemente diviso e amorfo, e si riporta facilmente a piombo, biossido di piombo e acido solforico quando la batteria si ricarica.
Chimica delle Batterie per Auto – Come Funziona
Il principio di funzionamento della batteria per auto può essere illustrato dai processi chimici che avvengono durante la carica e la scarica. Durante la scarica, avviene il processo Pb + SO42- → PbSO4 + 2e– all’anodo, dove il piombo viene ossidato con l’elettrolita a solfato di piombo, rilasciando due elettroni. Anche al catodo si forma solfato di piombo con la reazione PbO2 + SO42- + 4H+ + 2e– → PbSO4 + 2H2O, ma qui avviene una riduzione del biossido di piombo. Il solfato di piombo si deposita come rivestimento sulle elettrodi e, in parte, anche sul fondo dell’involucro. 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, così che il solfato di piombo formatosi durante la scarica viene ossidato a piombo e biossido di piombo ridotto. 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 ossigeno e idrogeno per elettrolisi dell’acqua, che si disperdono in bolle. Le batterie sigillate hanno catalizzatori (Pd, Pt) sopra la ventola dove il gas ossiidrogeno 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. Un voltaggio comune per le batterie delle automobili è di 12 volt (DC), ma questa batteria è composta da sei celle al piombo da 2V.
