Tipi di batterie e tecnologie

Informazioni generali sui tipi di batterie
Le batterie possono essere sostanzialmente suddivise in due gruppi principali, vale a dire batterie primarie e batterie secondarie. Le batterie primarie sono batterie usa e getta che non sono riutilizzabili e le batterie secondarie sono batterie ricaricabili. Oltre a questa classificazione principale, le batterie possono anche essere ulteriormente classificate in base a diversi sistemi chimici, ciascuno con i propri vantaggi e svantaggi. Di seguito descriveremo brevemente i singoli tipi di batteria.

Sistema chimico - batterie primarie (batterie usa e getta)<

Batterie domestiche

Le batterie domestiche costituiscono il tipo di batteria più noto, che si trova anche nella maggior parte dei nostri dispositivi di consumo come B. radio, macchine fotografiche, torce elettriche, ecc. Mettere. Le batterie alcaline sono le batterie più comuni in questo gruppo.

Alkali Manganese - Alcalino

La batteria alcalina al manganese ha un'elevata resistenza elettrica, un'elevata densità di energia e una lunga durata quando il dispositivo viene utilizzato continuamente e non assorbe energia. Sebbene le batterie alcaline costino quasi il doppio delle batterie zinco-carbone, durano tra le 4 e le 6 volte di più, ovviamente a seconda di come e dove vengono utilizzate. Funzionano bene anche a basse temperature rispetto alle batterie zinco-carbone.

Batterie zinco-carbone

Il mercato delle batterie zinco-carbone non è molto grande in Danimarca e oggi si concentra principalmente su torce elettriche, luci per biciclette, radio, giocattoli e simili. limitato. Tuttavia, se desideri inserire una batteria in un dispositivo che utilizza molta corrente in modo continuo o viene utilizzato a basse temperature, è una buona idea utilizzare una batteria alcalina-manganese o una batteria ricaricabile (una batteria).

Pile a bottone

Le celle a bottone sono simili ma di dimensioni diverse. Sono generalmente utilizzati per piccoli dispositivi elettronici come orologi, apparecchi acustici, giocattoli, calcolatrici e altro. usato. La batteria può essere composta da due o più pile a bottone ed è disponibile con diversi sistemi chimici:

Litio (CR/BR/LI)

Le batterie al litio possono produrre tensioni da 1,5 V (batterie AA/AAA) a circa 3 V (pile a bottone e pile rotonde). In molti casi, le batterie al litio possono sostituire le normali batterie alcaline al manganese. Sebbene questo tipo di batteria sia più costoso di altre batterie primarie, hanno una durata maggiore e quindi non devono essere sostituite così spesso. Tuttavia, è importante notare che le batterie al litio sono sensibili allo scaricamento rapido, che può portare al surriscaldamento e, nel peggiore dei casi, a un'esplosione. Le batterie al litio sono spesso utilizzate per dispositivi che assorbono un consumo energetico relativamente elevato per un lungo periodo di tempo, come ad esempio B. fotocamere digitali, termometri, calcolatrici, videocamere e altri dispositivi elettronici portatili.

Aria di zinco

Le batterie zinco-aria (non ricaricabili) e le celle a combustibile zinco-aria (ricaricabili meccanicamente) sono batterie elettrochimiche alimentate dallo zinco, che si ossida con l'ossigeno presente nell'aria. Queste batterie hanno un'elevata densità energetica e sono relativamente economiche da produrre. Le dimensioni variano da pile a bottone molto piccole utilizzate negli apparecchi acustici, a batterie leggermente più grandi utilizzate nelle videocamere, che utilizzavano batterie al mercurio, a batterie molto grandi utilizzate nei veicoli elettrici. Questo tipo di batteria può produrre 1,35-1,4 V. Le batterie zinco-aria sono progettate con piccoli fori per l'ingresso dell'aria e sigillate con un'etichetta che viene rimossa prima dell'uso. Hanno una lunga durata di conservazione fintanto che sono ancora sigillati e l'aria è tenuta fuori. Anche le pile a bottone in miniatura possono essere conservate a temperatura ambiente fino a 3 anni senza perdere significativamente la capacità se il sigillo non viene rimosso. Le celle miniaturizzate hanno un tasso di autoscarica relativamente elevato una volta che il sigillo è rotto ed entrano in contatto con l'aria. Pertanto, per ottenere il massimo da questo tipo di batterie, dovrebbero essere utilizzate entro poche settimane dalla rimozione del sigillo. Per motivi di sicurezza, le batterie sono dotate di fori di ventilazione che assicurano il rilascio dell'eventuale pressione che si accumula nella batteria. È importante notare, tuttavia, che la corrosione dello zinco può produrre idrogeno, che può essere estremamente pericoloso se si accumula in aree ristrette. Una cella in corto fornisce anche relativamente poca corrente. Una scarica profonda inferiore a 0,5 V/cella può causare perdite. Quando la batteria scende al di sotto di 0,9 V/cella, la capacità utilizzabile è molto ridotta.

Ossido d'argento (SR)

Una batteria all'ossido d'argento (denominazione IEC: S), nota anche come cella all'ossido d'argento-zinco, è una batteria primaria (sebbene possa essere prodotta come batteria secondaria con un circuito aperto di 1,86 volt). Le batterie all'ossido d'argento hanno una lunga durata e un elevato rapporto energia/peso, ma possono essere costose da utilizzare a causa del prezzo elevato dell'argento. Sono disponibili in dimensioni molto piccole, come pile a bottone, dove la quantità di argento utilizzata è relativamente piccola e quindi non si aggiunge in modo significativo al costo complessivo di produzione, o in grandi batterie su misura, dove le prestazioni superiori dell'argento la chimica dell'ossido supera il costo. Ad esempio in attrezzature militari come siluri e sottomarini. Le batterie all'ossido d'argento hanno una tensione a circuito aperto maggiore rispetto alle batterie al mercurio e una curva di scarica più piatta rispetto alle batterie standard (zinco-manganese). Hanno una durata di vita più lunga di circa il 40% rispetto alle batterie agli ioni di litio e hanno anche una chimica a base d'acqua, il che significa che le batterie non hanno gli stessi problemi con ad es. B. Sono infiammabili come le batterie agli ioni di litio. Uno svantaggio da tenere presente, tuttavia, è che le batterie all'ossido di argento possono perdere quando sono esaurite. In genere hanno una durata di circa cinque anni dal momento in cui vengono utilizzati. Fino a poco tempo fa, tutte le batterie all'ossido d'argento contenevano mercurio (circa lo 0,2%).

Alcalino (LR)

Vedi la descrizione sotto le batterie domestiche.

Ossido di mercurio (MR)

Dal 1999 è vietata la commercializzazione di questo tipo di batteria in quanto estremamente inquinante per l'alto contenuto di mercurio.

Sistema chimico – Batterie secondarie (batterie/accumulatori ricaricabili)

Le batterie ricaricabili o gli accumulatori sono sempre più utilizzati al giorno d'oggi. Soprattutto per i dispositivi che consumano molta energia e dove le batterie devono essere sostituite spesso, ad es. B. telefoni cordless, videocamere, utensili elettrici o simili. Utilizzando batterie ricaricabili puoi risparmiare denaro e proteggere l'ambiente.

Le batterie ricaricabili (o accumulatori o batterie secondarie) possono essere suddivise nei seguenti sistemi chimici:

Nichel Cadmio (NiCd)
Le batterie ricaricabili NiCd sono uno dei più antichi tipi di batterie esistenti oggi. Le batterie NiCd sono adatte per l'uso con carichi di corrente elevati, come quelli B. richiedono utensili elettrici. Sebbene abbiano buone prestazioni, sono molto sensibili all'"effetto memoria" (la formazione di grossi cristalli nella cella, che riduce progressivamente l'efficacia della batteria). È quindi importante scaricare e caricare completamente regolarmente la batteria per mantenerne l'efficacia. Infatti, le batterie al nichel-cadmio sono tra i tipi di batteria più durevoli disponibili e funzionano bene anche a basse temperature. Tuttavia, è meglio non lasciare la batteria troppo a lungo nel caricabatterie quando è completamente carica e utilizzarla regolarmente. Ha anche un livello relativamente alto di autoscarica e deve quindi essere ricaricato dopo lo stoccaggio. Questo tipo di batteria è classificato come dannoso per l'ambiente, quindi è importante che la batteria venga smaltita in modo responsabile quando è il momento di sostituirla. La batteria può essere ricaricata fino a 150 volte se utilizzata e mantenuta correttamente.
Idruro di nichel metallico (NiMH)
Le batterie ricaricabili NiMH sono le batterie ricaricabili più comunemente utilizzate oggi. Le batterie NiMH hanno un'elevata densità di energia e un tempo di funzionamento fino al 40% più lungo rispetto ai corrispondenti tipi NiCd. Le batterie ricaricabili NiMH sono quindi diventate l'alternativa naturale ed ecologica alla sostituzione delle batterie ricaricabili NiCd per vari dispositivi elettronici. Le batterie NiMH non contengono metalli pesanti tossici. Questo tipo di batteria ricaricabile è anche meno suscettibile all'"effetto memoria" rispetto al NiCd e non ha bisogno di essere completamente scaricato o completamente caricato così spesso. Lo svantaggio di queste batterie è che si autoscaricano in tempi relativamente brevi rispetto alle NiCd. Inoltre, le batterie NiMH sono meno resistenti delle batterie NiCd. Ad esempio, le batterie NiMH possono danneggiarsi se vengono sovraccaricate (ovvero lasciate nel caricabatterie per più di 24 ore dopo essere state completamente caricate). Anche la scarica e la carica ad alta corrente e la conservazione a temperature elevate riducono significativamente la durata della batteria. La batteria può essere caricata tra 300 e 500 volte a seconda di come viene utilizzata e mantenuta.
NiMH a bassa autoscarica / LSD-NiMH / Ibrido / Precaricato
Le batterie ibride sono una tecnologia completamente nuova che combina il meglio delle batterie ricaricabili con il meglio delle batterie alcaline. Le batterie ibride sono quindi pronte per l'uso appena estratte dalla confezione, poiché sono state precaricate in fabbrica. Anche dopo un anno, la batteria sarà ancora alimentata. Le batterie ibride possono essere ricaricate tra 500 e 2000 volte (a seconda dell'uso), il che è positivo sia per il portafoglio che per l'ambiente.
Ioni di litio (Li-Ion)
Uno degli ultimi sviluppi di prodotto nel campo delle batterie ricaricabili ecologiche sono le batterie ricaricabili agli ioni di litio. L'uso di questo tipo di batteria sta aumentando in modo significativo. Le batterie agli ioni di litio hanno la più alta densità energetica di tutte le batterie e sono quindi particolarmente adatte per alimentare dispositivi portatili, dove sia il peso ridotto che la lunga durata sono di grande importanza. Ad esempio per i telefoni cordless. Tuttavia, una batteria agli ioni di litio ha una tensione diversa rispetto alle altre batterie e quindi spesso non può essere sostituita direttamente. Le batterie agli ioni di litio non richiedono la stessa manutenzione di altri tipi di batterie. Non sono soggetti all '"effetto memoria" e non necessitano di carica e scarica regolari per una maggiore durata. Anche l'autoscarica è solo la metà di quella di una batteria NiCd. Tuttavia, hanno bisogno di un circuito integrato che li protegga da correnti e tensioni eccessive in modo che la batteria non venga danneggiata durante la ricarica. La batteria può essere caricata tra 500 e 1000 volte a seconda dell'uso e della manutenzione.
Polimero di litio (LiPoly o LiPo)
Le batterie ai polimeri di litio hanno molti degli stessi vantaggi e svantaggi delle batterie agli ioni di litio, solo in un pacchetto sottile e leggero. Una differenza, tuttavia, è che hanno una densità di energia inferiore e possono essere ricaricate meno spesso rispetto alle batterie agli ioni di litio. Come Li-Ion, hanno un circuito di protezione integrato per motivi di sicurezza. Questo tipo di batteria viene utilizzato principalmente per telefoni cellulari e laptop. Possono essere ricaricate tra 300 e 500 volte a seconda di come viene utilizzata e mantenuta la batteria.
Litio ferro fosfato (LiFePO4/LFP)
Le batterie al litio ferro fosfato hanno elevate correnti di scarica, tempi di ricarica molto rapidi (5 minuti), alta densità di energia e non esplodono in condizioni estreme, ma hanno una tensione inferiore e una densità di energia iniziale inferiore rispetto alle batterie standard agli ioni di litio. Dopo un anno di utilizzo, le batterie LFP hanno in genere la stessa densità di energia delle batterie agli ioni di litio, ma dopo più di un anno di utilizzo, le batterie LFP hanno una densità di energia maggiore. La ragione di ciò è che le batterie LFP perdono la loro capacità più lentamente rispetto alle normali batterie agli ioni di litio. Le batterie LFP e le normali batterie al litio sono entrambe ecologiche. La grande differenza tra questi due tipi di batteria è che la batteria LFP non ha le stesse limitazioni di sicurezza del litio in termini di surriscaldamento ed esplosione. Ha una durata 4-5 volte maggiore, una capacità di scarica 8-10 volte maggiore rispetto alle batterie al litio, una maggiore densità energetica e pesa il 30-40% in meno. L'industria automobilistica in particolare ha scoperto da sé questo tipo di batteria. Può essere ricaricato 2000 volte (vale per scaricare fino all'80% della capacità della batteria).
Piombo (accumulatore VRLA/SLA - Sealed Lead Acid)
Questo tipo di batteria è il più economico se utilizzato in apparecchiature più grandi dove il peso non è un problema. Al giorno d'oggi, le batterie al piombo sono utilizzate principalmente come batterie di avviamento nelle auto, nonché per uso ricreativo in barche, camper, ecc. Tuttavia, si trovano anche in prodotti di consumo come aspirapolvere, attrezzi da giardinaggio, allarmi, backup dei dati e altro ancora. m. comune. Questo tipo di batteria è classificato come dannoso per l'ambiente. Le batterie al piombo-acido sono riciclabili al 90% se smaltite correttamente.

Le batterie al piombo hanno l'autoscarica più bassa di tutte le batterie e possono quindi rimanere inutilizzate fino a un anno, perdendo solo il 40% delle loro prestazioni. Tuttavia, la batteria deve essere sempre mantenuta completamente carica poiché potrebbe danneggiarsi se conservata senza carica. Inoltre, le batterie al piombo-acido non sono soggette all'influenza dell'"effetto memoria" e possono resistere a lungo nel caricabatteria senza danneggiarsi. Uno svantaggio, tuttavia, è che la ricarica non è veloce. Il tempo di ricarica è solitamente compreso tra 8 e 16 ore.

Le batterie al piombo-acido possono essere ricaricate tra 200 e 300 volte a seconda di come vengono utilizzate e sottoposte a manutenzione.