CARICABATTERIE

Tipologie di batterie

Nel mondo dei caricabatterie Telwin, tutto ruota attorno alle batterie utilizzate per fornire energia ai veicoli. A seguire, vengono descritte in sintesi le principali caratteristiche delle diverse tecnologie di costruzione delle batterie utilizzate nel settore Automotive.

Batterie WET di tipo tradizionale ad acido libero (flooded)

Le batterie “WET” di tipo tradizionale ad acido libero (flooded) sono accumulatori del tipo al Piombo-acido che sono costituiti principalmente dai seguenti componenti (vedi foto FIAMM TITANIUM): 

 

  • Contenitore (monoblocco) di materiale plastico (polipropilene - PP/PE) all’interno del quale sono ricavate n.6 celle identiche (batteria a 12V) isolate tra loro. 

 

  • Gruppo piastre formato da un numero definito di piastre positive e negative (elettrodi) che varia in funzione delle dimensioni della cella e dei dati di targa (capacità e corrente di avviamento a freddo) della batteria. I gruppi piastre sono posti all’interno di ogni singola cella e collegati tra loro in serie in modo di formare la batteria a 12V.

 

  • Separatori in polietilene (PE) normalmente del tipo a busta che vengono interposti tra una piastra positiva ed una negativa e servono ad evitare il contatto diretto tra i due elettrodi di segno opposto e quindi che si generi il corto circuito che causerebbe la rottura della batteria.

 

  • Elettrolita si tratta di una soluzione di acido solforico (H2SO4) diluito con acqua, su cui sono immersi i gruppi piastre, necessario perché avvenga la reazione elettrochimica all’interno delle celle che è alla base del funzionamento della batteria al Pb-acido.

 

  • Ponticelli di collegamento in piombo o leghe di piombo che servono a saldare insieme tutte le piastre dello stesso segno ed a collegare in serie le sei celle in una batteria a 12V.

 

  • Coperchio (monocoperchio) di materiale plastico (polipropilene - PP/PE) all’interno del quale sono ricavate n.6 celle identiche (batteria a 12V) isolate tra loro. Il coperchio viene saldato al monoblocco attraverso un processo di termosaldatura che garantisce la perfetta tenuta meccanica tra i due componenti. I coperchi possono essere del tipo a degasaggio centralizzato (i gas prodotti in fase di carica all’interno della batteria vengo espulsi all’esterno attraverso un unico foro di sfiato presente su uno dei due lati corti della batteria) o del tipo per tappi singoli a vite e/o a pressione in cui lo sfiato dei gas viene fatto attraverso un foro presente sulla parte superiore di ogni singolo tappo.

 

  • Tappi sfogatoi si tratta di tappi che possono essere singoli (a vite) o multipli (a pressione) e che servono a chiudere i fori presenti sul coperchio necessari per il primo riempimento della batteria con l’elettrolita in fase di prima carica (formazione elettrochimica). Le funzioni primarie dei tappi sono di permettere il corretto degasaggio all’esterno dei gas prodotti all’interno della batteria in fase di carica e di consentire il rabbocco con acqua distillata quando necessario e possibile.

 

  • Terminali positivo e negativo, sono posizionati sulla parte superiore del coperchio della batteria, prodotti in lega di Piombo e normalmente di tipo conico, hanno dimensioni normate e diverse tra il positivo ed il negativo in modo di permettere il corretto collegamento della batteria all’utilizzatore (carico) esterno. 

 

Le batterie wet ad acido libero (flooded) in funzione della tecnologia costruttiva degli elettrodi (piastre positive e negative) vengono classificate principalmente in tre macro categorie:

 

  1. Batterie a manutenzione ordinaria: che hanno la lega di entrambe le griglie delle piastre positive e negative in Piombo-Antimonio (PbSb/PbSb) e che necessitano di una verifica periodica dei livelli elettrolita all’interno delle singole celle e del rabbocco mediante l’aggiunta di sola acqua distillata (mai acido) attraverso gli appositi tappi sfiatatoi presenti sul coperchio.
     
  2. Batterie a ridotta manutenzione, dette anche a “Tecnologia Ibrida”: che hanno la lega della griglia positiva in Piombo-Antimonio ma a basso contenuto antimoniale (PbSb) e la lega della griglia negativa in Piombo-Calcio (PbCa). Queste batterie presentano un “consumo acqua” in sovraccarica più ridotto rispetto a quello delle batterie a manutenzione ordinaria, pertanto il ripristino dei livelli elettrolita viene fatto solo quando serve ed in particolari condizioni di esercizio (temperature di esercizio elevate, sovraccarica prolungata, ecc.). Anche in questo caso il rabbocco deve essere fatto con l’aggiunta di sola acqua distillata (mai acido) attraverso gli appositi tappi sfiatatoi presenti sul coperchio.
     
  3. Batterie senza manutenzione (SM), dette anche Maintenance Free (MF) in queste batterie le griglie delle piastre positive e negative sono prodotte con leghe di piombo senza antimonio e possono essere di tipo Piombo/Calcio/Stagno (PbCaSn) o Piombo/Calcio/Stagno/Argento (PbCaSnAg) per la positiva e Piombo/Calcio (PbCa) per la negativa. In queste batterie il consumo acqua per sovraccarica è molto basso per cui, ed in condizioni normali di utilizzo, non è necessario il rabbocco, normalmente sono anche prive di tappi visibili ed ispezionabili direttamente. Le batterie senza manutenzione spesso presentano un componente aggiuntivo chiamato “occhio magico” (Magic Eye) che è normalmente posizionato sul coperchio in prossimità della terza cella della batteria e che fornisce un’indicazione approssimativa sulle condizioni della batteria:                     

 

  1. Colore VERDE: batteria CARICA                                                                        
  2. Colore GRIGIO SCURO: batteria SCARICA                                                
  3. Colore BIANCO: Livello elettrolita molto basso (batteria da sostituire)

 

 

Batterie wet ad acido libero del tipo AFB (Advanced Flooded Battery)

 

Si tratta di batterie al Pb-acido di ultima generazione il cui design si fonda sull’evoluzione tecnologica delle batterie ad acido libero tradizionali senza manutenzione. Queste batterie sono state sviluppate nel corso degli ultimi anni per l’applicazione su vetture Micro Hybrid con sistemi Start&Stop. Le caratteristiche costruttive principali che differenziano le batterie AFB da quelle tradizionali ad acido libero sono: maggiore riserva di elettrolita sopra le piastre, piastre negative con particolari leghe delle griglie e materie attive ottimizzate per la specifica funzione, separatori a doppio strato per aumentare la durata ai cicli di carica/scarica in modalità Start&Stop, aumento della resistenza alla corrosione degli elettrodi (piastre). I principali vantaggi rispetto alle batterie ad acido libero tradizionali senza manutenzione sono: elevata resistenza ai cicli di scarica e carica, elevata potenza di avviamento in particolare alle basse temperature, ciclo di vita maggiore (quando misurato in termini di output energetico), nessuna manutenzione.

Vedi foto batteria FIAMM Ecoforce AFB.

 

Batterie VRLA AGM

 

Le batterie del tipo VRLA (Valve Regulated Lead-Acid battery) con tecnologia AGM (Absorbent Glass Mat) sono batterie al Pb-acido con leghe della griglia positiva  PbCaSn e negativa PbCa  e sono le uniche batterie completamente esenti da manutenzione. 

 

La principale caratteristica che distingue una batteria VRLA AGM da una tradizionale ad acido libero è la tecnologia della ricombinazione dei gas. Il principio di funzionamento di queste batterie si basa sul ciclo di “ricombinazione dell’ossigeno”. 

 

In una batteria tradizionale al piombo, ad acido libero, durante la fase di ricarica si ha la dissociazione dell’acqua nei due gas che la compongono: idrogeno ed ossigeno. I due gas fuoriescono dai tappi del coperchio e corrispondentemente diminuisce il livello dell’elettrolita all’interno della batteria.

 

Nelle batterie VRLA AGM a ricombinazione invece l’acido è trattenuto in uno speciale separatore microporoso in microfibra di vetro (Absorbent Glass Mat) impregnato con una quantità controllata di elettrolita in fase di produzione. L’ossigeno liberato dalla piastra positiva a seguito della dissociazione dell’acqua, durante la fase di ricarica, può migrare fino alla piastra negativa dalla quale viene fissato per poi ricombinarsi con l’idrogeno, ripristinando l’acqua che si era dissociata. 

 

Si instaura così un ciclo elettrochimico chiuso che in principio ed in condizioni normali di utilizzo, non genera alcuna emissione di gas all’esterno e/o consumo d’acqua. 

 

In caso di sovraccarica della batteria e conseguente forte sviluppo di gas al suo interno, l’eccesso viene smaltito mediante l’apertura di una valvola di sicurezza posizionata all’interno del coperchio su ogni cella. Questa valvola è progettata per aprirsi a pressioni di circa 0.2 bar su batteria nuova, ma in condizioni di normale utilizzo risulta chiusa in quanto deve impedire l’ingresso d’aria all’interno della batteria (l’ossigeno andrebbe a scaricare la piastra negativa). Ed è il motivo per cui queste batterie vengono identificate come VRLA (Valve Regulated Lead-Acid Batteries; batterie al piombo-acido regolate da valvole) con tecnologia AGM (Absorbent Glass Mat; ad elettrolita assorbito).

 

E’ chiaro quindi che non bisogna mai tentare di aprire il coperchio onde evitare di danneggiare le valvole.

 

 

Le batterie VRLA AGM vantano una maggiore resistenza alle temperature estreme, ai cicli di scarica e carica ed alle vibrazioni e shock meccanici, sono completamente esenti da manutenzione, hanno inoltre una migliore caratteristica di accettazione della carica, in particolare a quella di tipo dinamico, ed una maggiore potenza di avviamento rispetto alle batterie tradizionali ad acido libero. 

 

Queste batterie sono molto adatte per l’applicazione su vetture Micro Hybrid con sistemi Start&Stop + B.E.R. ed è questa la ragione della loro grande diffusione nel corso degli ultimi anni.

 

Batterie GEL

Le batterie al GEL rappresentano una delle due tecnologie di produzione delle batterie al Pb-acido di tipo VRLA. Nelle batterie GEL l’elettrolita non si presenta in forma liquida ma sottoforma di un GEL che si origina tramite l’aggiunta di silice in concentrazioni predeterminate.

Le batterie al GEL normalmente non vengono utilizzate per applicazioni avviamento nel settore automotive perché le elevate temperature di lavoro all’interno del vano motore dei veicoli a motore termico generano un deterioramento del gel con ripercussioni sulle prestazioni elettriche e sulla durata di vita della batteria. Le batterie al GEL sono caratterizzate da valori di resistenza interna tipicamente più elevati rispetto a quelli delle altre batterie al Pb-acido e questo si ripercuote negativamente sulla corrente di spunto, particolarmente alle basse temperature, che si riduce sensibilmente rispetto a quella delle batterie con tecnologia AGM o ad acido libero.

 

 

Le batterie al GEL sono quindi più adatte ad applicazioni di energia che di potenza, vengono utilizzate in applicazioni industriali dove viene richiesta una elevata resistenza ai cicli di scarica e carica e/o di vita in tampone. Vengono impiegate anche per l’alimentazione dei servizi di bordo nel settore della nautica e del tempo libero (Camper) in alternativa alle batterie AGM.

 

 

Si ringrazia FIAMM Spa per le immagini ed il supporto fornito unicamente per la realizzazione della parte relativa alla tipologia di batterie. Marchi ed immagini sono di proprietà FIAMM Spa, è esclusa ogni cessione a terzi licenze o diritti; è escluso infine l’utilizzo del marchio e delle immagini per finalità estranee al presente documento.