Nel descrivere ii processo di carica e scarica abbia- mo sinora preso in considerazione una sola pila, mu- nita di un elettrodo positivo e di uno negative. In real- tà, una batteria si compone di regola di piú pile inter- connesse a cascata, dotate di un set di piastre positi- vo e negative. Connettendo un certo numero di pile si ottiene una maggiore tensione: una batteria di 12 volt si compone p.e. di 6 pile da 2 volt ciascuna.
Le singole parti dell’accumulatore assolvono Ie se- guenti funzioni:
L’involucro consiste oggigiorno solitamente di poli-
propilene. Racchiude gli elementi interni proteggen- doli dagli influssi esterni e serve da contenitore per I’elettrolito.
La struttura portante e di contatto degli elettrodi si
compone di piombo antimoniale: essa assicura il col- Iegamento a bassa resistenza ohmica con la massa
attiva degli elettrodi e deve possibilmente rimanere estranea alle trasformazioni chimiche.
La massa attiva si compone di ossido di piombo al polo positivo e di piombo spugnoso al polo negativo; ha una struttura spugnosa ed e permeabile all’elet- trolito.
I separatori tra gli elettrodi impediscono che si pro- ducano cortocircuiti e fissano la massa attiva nelle Ioro strutture portanti e di contatto.
L’elettrolito è acido solforico diluito; esso assicura il trasporto degli ioni tra gli elettrodi ed è dunque re-
sponsabile della conduttività.
Gli accumulatori al piombo presentano notevoli dif-
ferenze a dipendenza delle applicazioni e della quali- tà. Le differenze maggiori sono riscontrabili nei punti seguenti:
● Conformazione della piastra positiva: qui trova-
no impiego piastre a griglia semplici o rinforzate, piastre a stecche e piastre corazzate.
. Tenore di piombo per amperora: esso varia tra
0,2 kg e 0,4 kg per Ah (CIO); se I’esercizio avviene
in modo corretto, un elevato tenore di piombo au- menta il tempo di vita dell’accumulatore.
● Tenore di acido per amperora: esso varia tra 65
cm² e 120 cm² per Ah (CIO); un tenore elevato con-
sente di spaziare gli interventi di manuten- zione.
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11.9 Accumulatore: capacitá
La quantità di energia prelevabile da una batteria è chiamata << capacità>> e serve a caratterizzare la gran- dezza della batteria in questione. Si misura in ampe- rora (Ah). La capacità non è tuttavia una grandezza costante: dipende tra I’altro dalla forza della corrente di scarica, dalla densità e dalla temperatura degli elettroliti, dall’andamento temporale della scarica (la capacità è infatti maggiore se la scarica avviene con delle pause che non quando avviene in modo ininter- rotto) e dall’età della batteria(riduzione della capacità verso Ia fine del tempo di vita a seguito della riduzione dells massa delle piastre).
Per avere una possibilità di confronto, la capacità è spesso riferita all’intensita della corrente di scarica che si ottiene con un tempo di scaricamento di 20 ore e una temperature dell’elettrolito di +27°C. Ecco un esempio a titolo illustrativo. Per una determinata bat- teria ci voleva una corrente di scarica di 4,2 A affinche dopo 20 ore raggiungesse la tensione finale di scari- ca (1 ,75 V per ogni pila). La capacità di questa batteria ammontava dunque a 4,2A. 20 h = 84 Ah (C20). Se dalla stessa batteria si prelevasse la doppia corrente di scarica (8,4 A), la sua capacita sarebbe inferiore a 84 Ah, e il tempo di scarica risulterebbe presumibil- mente inferiore alle 10 ore. L’indicazione dellacapaci- tà calcolata sulle 100 ore (CIOO), che sempre piu fre-
quentemente si vede associata alle << batterie solari >>, trae in inganno: uno sfruttamento ripetuto della capa- cità di 100 ore è possibile solo se si intercala subito un periodo di carica di 10 ore: il che è quasi impossibile con un impianto fotovoltaico.
Importante: fare i confronti di capacita sempre con lo
stesso tempo di scarica !
Quando si scarica completamente un accumulatore, al piombo, il piombo antimoniale delle piastre a gri- glia incomincia a trasformarsi in solfato di piombo. Se tale stato di cose si mantiene per qualche tempo, que- sto solfato di piombo incomincia a formare cristalli grossi e duri che pregiudicano la conduttività e fanno gonfiare I’accumulatore con il Ioro aumento di vo- lume.
Importante: la scarica completa danneggia l’accu-
mulatore. Dopo una scarica completa ricaricare su- bito !
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La temperature è un fattore molto importante. La ca- pacità e la tensione di scarica di una batteria diminui- scono con I’abbassamento della temperatura anche a causa della minore viscosita dell’acido e della mag- giore resistenza interna a esso collegata. Ecco per- ché è importante fare una scelta ponderata del Iuogo in cui piazzare I’accumulatore.
11.10 Accumulatore: autoscarica
Le batterie al piombo cariche perdono con I’andare del. tempo la Ioro carica anche senza che il circuito esterno della corrente sia chiuso, ossia senza che alla batteria sia allacciato alcunché. Questo fenome- no porta il nome di autoscarica ed e dovuto anzitutto a processi chimici che si svolgono all’interno della bat- teria. Per Ie griglie di piombo non si impiega piombo puro bensí, per ragioni di resistenza, una lega di piombo e antimonio. A seguito del deposito di antimo- nio sulle piastre negative, in una batteria vecchia, tra I’antimonio e la massa attiva della piastra negativa si formano numerosi piccolissimi elementi galva- nici cortocircuitati, che riducono la carica della pia- stra.
L’autoscarica di batterie costruite con leghe di piom- bo povere di antimonio ammonta mensilmente — a dipendenza dell’età della batteria — a circa un. 30% C10 della capacità. In presenza di temperature eleva- te, I’autoscarica è maggiore che a temperature piú basse. L’autoscarica viene inoltre accelerata da un’e- Ievata concentrazione di acido.
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