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In questa guida spieghiamo quali sono le caratteristiche della batteria ricaricabile e vediamo quali risultano essere i prezzi dei vari prodotti.
Le batterie ricaricabili, accumulatori di carica elettrica, sono dispositivi elettrochimici che se sottoposti a tensione elettrica, sono in grado di ricaricarsi entro un determinato arco di tempo.
Caratteristiche
Le batterie ricaricabili sono cellule elettrochimiche nelle quali la reazione elettrochimica che rilascia energia è prontamente reversibile. Quindi le cellule elettrochimiche ricaricabili sono un tipo di accumulatore. Sono disponibili in modelli differenti che usano diverse sostanze chimiche. Sostanze chimiche comunemente usate sono piombo e acido solforico, batterie alcaline ricaricabili (alcaline), nickel cadmio (NiCd), nickel idrogeno (NIH2), nickel metallo idruro (NiMH), ioni di litio (Li-ion), e ioni di litio-polimero (Li-ion polymer).
Possono offrire vantaggi economici e ambientali notevoli rispetto ai modelli usa e getta, perchè sebbene abbiano un costo maggiore rispetto alle usa e getta, possono essere ricaricate molte volte. Un dispositivi dotato di accumulatori ricaricabili può ridurre i materiali tossici da smaltire e favorire l’ambiente nel quale tutti viviamo. I produttori delle cellule NiMH dichiarano una durata di vita fino a 3000 cicli di ricarica.
A differenza di quelle non ricaricabili (cellule primarie), le cellule secondarie devono essere caricate prima dell’uso. Ricordate che cercare di ricaricare batterie non ricaricabili comporta il rischio di causarne l’esplosione. Mentre le ricaricabili possono danneggiarsi per via di una carica inversa, se sono completamente scariche.
Attualmente sono usate per applicazioni come accensione di automobili, dispositivi portatili, attrezzi e generatori di emergenza. Applicazioni emergenti nei veicoli elettrici ibridi e veicoli elettrici stanno spingendo la tecnologia a migliorare i costi, ridurre il peso e aumentare la durata di vita. Le batterie ricaricabili si conoscono da quando è stata inventata la batteria al piombo acido nel 1859.
Molti le usano per immagazzinare l’energia elettrica prodotta in eccesso dai pannelli fotovoltaici durante il giorno, in modo da usarla durante la notte. Caricandole durante periodi di bassa richiesta e restituendo l’energia alla rete durante i periodi di alta richiesta di energia elettrica, il load-leveling aiuta a eliminare il bisogno di costosi picchi di energia e aiuta ad ammortizzare il costo dei generatori consentendo più ore di operatività.
Tipologie
Esistono diverse tipologie a seconda delle necessità, di seguito ne illustriamo alcune varietà
-Nickel Cadmio (NiCd)
Create da Waldemar Jungner di Svezia nel 1899 basandosi sulla prima batteria alcalina di Thomas Edison. Usano nickel ossido idrossido e cadmio metallico come elettrodi. Il cadmio è un elemento tossico e nel 2004 è stato vietato dall’Unione Europea per la maggior parte delle applicazioni. Nella maggior parte dei casi sono state sostituite dalle quelle al nickel-metallo idruro.
-Nickel-metallo idruro (NiMH)
Sviluppate per la prima volta negli anni ‘80. La batteria ha come elettrodo negativo, al posto del cadmio, una lega che assorbe idrogeno.
-Litio
Questo materiale garantisce uno dei migliori rapporti energia/massa, nessun effetto memoria, e bassa perdita di carica a riposo.
-Litio-zolfo
Una nuova chimica sviluppata dalla Sion Power dal 1994. Promette un’energia superiore delle attuali tecnologie al litio sul mercato. Inoltre il costo inferiore dei materiali potrebbe aiutare questo prodotto a diffondersi sul mercato di massa. Da non confondere con le batterie al litio diossido di zolfo (Li-SO2), che esplodono se vengono ricaricate.
-Film sottile (TFB)
Un’applicazione emergente della tecnologia a ioni litio da Excellatron. Gli sviluppatori promettono un grande aumento dei cicli di ricarica, attorno a 40.000 cicli. Tempi di scaricamento più alti. Almeno un tasso di carica di 5C. Sostengono uno scaricamento di 60C, e picchi di 1000C di tasso di scaricamento. C’è anche un notevole aumento di energia specifica e densità di energia. Anche Infinite Power Solutions realizza accumulatori a film sottile (TFB) per applicazioni microelettroniche, solitamente a stato solido in litio, flessibili e ricaricabili.
-Intelligente
Una batteria intelligente ha un circuito di monitoraggio del voltaggio integrato. Vedi anche Sistema batteria intelligente. Batteria al piombo acido basata su fibra di carbonio
Firefly Energy ha sviluppato una batteria al piombo acido basata su fibra di carbonio con una densità di energia del 30-40% superiore rispetto alla precedente 38 W·h/kg, con lunga durata di vita e alta densità di potenza.
Carica
Durante la carica, il materiale positivo attivo viene ossidato, producendo elettroni, e il materiale negativo è ridotto, consumando elettroni. Questi elettroni costituiscono il flusso di corrente nel circuito esterno. L’elettrolita può servire come semplice buffer per il flusso di ioni tra gli elettrodi, come nelle cellule a ioni litio e nickel-cadmio, o può essere un partecipante attivo nella reazione elettrochimica, come nelle cellule a piombo acido.
-Come si ricaricano
La maggior parte dei caricabatterie impiega alcune ore per caricarle. La maggior parte potrebbe essere caricata in molto meno tempo di quanto impiegano molti caricabatterie semplici. Alcuni modelli possono renderle operative in soli 15 minuti; L’azienda Flow produce batterie che possono essere ricaricate sostituendo il liquido elettrolita.
-VPC
Questo acronimo sta per Volt Per Cellula, e si riferisce alle cellule secondarie individuali che costituiscono la batteria. Ad esempio, per caricare una batteria da 12 V (contenente 6 cellule da 2 V ciascuna) a 2.3 VPC richiede un voltaggio di 13.8 V attraverso i terminali della batteria.
-Carica inversa
La carica inversa, che danneggia le batterie, avviene quando una cellula ricaricabile viene ricaricata con polarità invertita. La carica inversa può verificarsi in diverse circostanze, le due più importanti sono quando una batteria viene inserita in maniera errata in un caricabatterie e quando più elementi sono usati in serie in un dispositivo. Quando la prima si scarica completamente, le altre batterie in serie potrebbero forzarla a scaricarsi sotto il voltaggio zero, invertendo quindi la sua polarità.
Pacco Batteria
Un pacco batteria è costituito di un certo numero di accumulatori identici. Può essere configurato in serie, in parallelo, o una combinazione di entrambi, per ottenere il voltaggio, la capacità o la densità di potenza desiderati. I pacchi batteria sono spesso utilizzati nel settore del modellismo dinamico per via della forte richiesta di energia elettrica da parte dei modellini.
Fanno parte del pacco le singole cellule, e i collegamenti che forniscono conduttività elettrica tra di esse. I pacchi ricaricabili spesso comprendono un sensore di temperatura, che il caricabatterie usa per capire quando le batterie sono cariche.
-Bilanciamento energetico
Ci sono vari metodi per utilizzare un set in parallelo, e bisognerebbe prendere in considerazione l’equilibrio del circuito elettrico. Talvolta si usano regolatori di batterie per tenere il picco del voltaggio di ciascuna cellula sotto il valore massimo, per permettere a quelle più deboli di essere caricate del tutto, portando tutto il set all’equilibrio. Si può anche fare un bilanciamento attivo con bilanciatori che possono spostare l’energia dalle batterie più forti a quelle più deboli in tempo reale per un equilibrio ancora migliore. Un set ben bilanciato dura di più e offre performance migliori, perciò questo strumento è un componente molto utile, soprattutto per set ad alta capacità o costosi.
-Inline
In un dispositivo inline, le cellule sono selezionate e saldate assieme. Le cellule sono avvicinate l’una all’altra e un impulso di corrente elettrica genera calore per saldare le cellule e tutte le connessioni interne alla cellula.
Prezzi delle Batterie Ricaricabili
Prestando attenzione al fattore economico, spesso decisivo in fase di acquisto di qualunque prodotto, non sarà difficile dimostrare che utilizzare batterie ricaricabili al posto delle normali pile alcaline vi garantirà in breve tempo un buon margine di risparmio, vantaggio che va ad aggiungersi al fattore comodità di cui si è parlato più sopra.
Il costo è senza dubbio più alto, superiore anche di cinque o sei volte rispetto alla confezione di alcaline usa e getta, ma avrete la possibilità di rigenerarle centinaia di volte, ammortizzando il loro costo e giovando del guadagno.
Potete utilizzarle per alimentare la maggior parte dei dispositivi tecnologici disponibili sul mercato, ad eccezione degli apparecchi che richiedono un voltaggio fisso di 1,5 Volt: le pile ricaricabili infatti sono in grado di erogare un voltaggio leggermente più basso rispetto ai canonici 1,5 Volt erogati dalle pile alcaline, arrivando ad una tensione di 1,24V, comunque sufficiente per far funzionare la stragrande maggioranza degli apparecchi, soprattutto se si tratta di prodotti che tipicamente sono abbinati a questo tipo di alimentazione, come le già citate fotocamere digitali.
Nella tabella che segue è possibile trovare informazioni sui prezzi degli oscilloscopi digitali in vendita online.
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