Tensione Nominale delle Batterie
La tensione nominale è il valore di riferimento o segnalato di una batteria, considerato spesso come la tensione “normale” della stessa. Le diverse chimiche delle batterie generano differenti tensioni per ogni cella.
Diverse Chimiche, Diverse Tensioni
Le batterie alcaline non ricaricabili, come quelle AAA, AA e C, hanno una comune tensione a circuito aperto di 1.5V (DC). Le celle primarie a base di litio, che hanno il litio metallico come anodo, presentano una tensione di 3V (DC)3.8V (DC). Per consentire il flusso di corrente dal caricatore alla batteria, è necessaria una differenza di potenziale. Di conseguenza, i caricabatterie o le USB per quasi tutti gli smartphone forniscono una tensione di 5V. Una tensione comune per le batterie automobilistiche è di 12V (DC), ma questa batteria è costituita da sei celle al piombo da 2V.
Il Principio Elettrochimico
Una batteria elettrica è essenzialmente una fonte di energia elettrica in corrente continua. Essa converte l’energia chimica immagazzinata in energia elettrica attraverso un processo elettrochimico, fornendo così una forza elettromotrice per consentire il flusso di corrente nei circuiti elettrici ed elettronici. Una batteria tipica è composta 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 conduttiva ionica ed elettricamente isolante.
La Tensione Nominale
La tensione delle batterie elettriche è creata dalla differenza di potenziale dei materiali che compongono gli elettrodi positivo e negativo nella reazione elettrochimica. La tensione prodotta da ciascuna cella agli ioni di litio è di circa 3.6 volt. Questo ha numerosi vantaggi, essendo superiore a quella delle celle standard al nichel-cadmio, al nichel-metallo idruro e persino alle alcaline standard, che si aggira intorno a 1.5 volt, e al piombo-acido, che è di circa 2 volt per cella. Poiché la maggior parte delle tensioni risultanti è di circa 2V, le celle vengono collegate in serie per ottenere potenziali elettrici più pratici (ad esempio, le celle al piombo-acido da 2V sono collegate in serie per ottenere una batteria tipica da 12V).
Altre Caratteristiche Importanti
Per confrontare e comprendere le capacità di ciascuna batteria, alcuni parametri importanti sono caratteristici di ciascuna batteria, anche all’interno di uno stesso tipo. Questi parametri sono un riferimento quando si necessita di una batteria e sono richieste qualità specifiche, poiché le batterie sono utilizzate in tutti i tipi di dispositivi e per svariati scopi.
- Tensione di Taglio: È il valore minimo ammissibile di tensione. Generalmente, questa tensione definisce lo stato “vuoto” della batteria.
- Capacità: La capacità coulometrica è il totale di Ampere-ora disponibili quando la batteria viene scaricata a una certa corrente di scarica dal 100% dello stato di carica (SOC) alla tensione di taglio.
- Tasso di Autodiscarica: Le batterie si autodischiaricano gradualmente anche se non connesse e non erogano corrente. Questo è dovuto a reazioni chimiche “laterali” che non producono corrente e che avvengono all’interno della cella anche quando non è applicato alcun carico.
- Profondità di Scarica (DOD): 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 ha un DOD del 40%.
- Stato di Carica (SOC): Si riferisce alla quantità di carica in una batteria rispetto ai suoi stati predefiniti “pieno” e “vuoto”, cioè la quantità di carica in Ampere-ora rimanente nella batteria.
