Caratteristiche di scarica e ricarica delle batterie per applicazioni Moto e Powersport.
Scarica della batteria
Carica e scarica sono processi che avvengono sempre all’interno di una batteria, in ogni dato momento. La soluzione elettrolitica contiene ioni carichi, formati da solfato e idrogeno. Gli ioni di solfato hanno carica negativa, mentre gli ioni di idrogeno hanno carica positiva.
Quando un utilizzatore elettrico viene posto tra i terminali della batteria (motorino d’avviamento, fari, ecc.) l’acido solforico si scompone. Gli ioni di solfato risultanti viaggiano verso le piastre negative e reagiscono con la materia attiva della piastre, perdendo la loro carica negativa tramite ionizzazione. Tale processo provoca la scarica della batteria o la produzione di energia elettrica. L’elettrone in eccesso scorre dal polo negativo della batteria, attraverso l’utilizzatore, per poi tornare al polo positivo, e questo processo crea una corrente continua. Una volta tornati al terminale positivo della batteria, gli elettroni tornano alle celle e si reintegrano alla piastra positiva. Il processo di scarica continua finché la batteria risulta scarica, e non rimane ulteriore energia chimica.
Chimica della scarica
Oltre al flusso degli elettroni durante la fase di scarica, un altro cambiamento che avviene all’interno della batteria riguarda il rapporto tra acido solforico rispetto all’acqua nell’elettrolita, con aumento dell’acqua. Un sottoprodotto di tale processo è il solfato di piombo, che forma una patina sulle piastre dentro ogni cella, riducendone le superfici attive.
La diminuzione dell’area disponibile per la produzione di energia causa una conseguente diminuzione di amperaggio o corrente. Se il processo di scarica continua, una quantità sempre maggiore di solfato di piombo si deposita sulle piastre delle celle, finché dopo un certo periodo il processo di produzione di corrente diventa impossibile. I depositi di solfato sulle piastre sono la ragione per cui una batteria non può fornire energia per un tempo infinito. Ad esempio, se le luci vengono lasciate accese per alcuni giorni o dopo avviamenti eccessivi del motore. Infatti, una scarica prolungata causa una dannosa solfatazione e la batteria potrebbe non essere più recuperabile, anche se caricata a lungo.
Autoscarica della batteria
L’autoscarica è un processo continuo, che si verifica anche se la batteria non è collegata a nulla. Il tasso di autoscarica dipende dalla temperatura ambientale e dal tipo di batteria. Una temperatura superiore ai 55°C causa un processo di autoscarica ancora più rapido. Tali temperature possono essere raggiunte se la batteria viene stoccata in un garage o rimessa, in climi caldi.
Esiste una falsa idea molto diffusa secondo cui una batteria si autoscarichi rapidamente se conservata su un pavimento in cemento. Tale concetto era vero trent’anni fa, quando i contenitori delle batterie erano in gomma rigida – l’umidità del cemento portava questo genere di batterie a scaricarsi direttamente sulla superficie del pavimento. Tuttavia, i contenitori per batterie moderni sono prodotti in polipropilene, e possono essere conservati su pavimenti in cemento senza rischi di autoscarica eccessiva.
Cause di autoscarica
Uno stato di carica basso può essere causato da viaggi brevi che non consentono al sistema di carica della batteria di ricaricare l’accumulatore. Un’operatività del motore inferiore a 24-48 Km e l’utilizzo occasionale del veicolo, solo un paio di volte a settimana, possono portare a una carica che risulta insufficiente all’avviamento. Per mantenere la capacità della batteria a un livello sufficiente da operare l’avviamento, è necessario effettuare una ricarica con caricabatteria esterno quando la batteria non è in uso – circa una volta al mese per una batteria convenzionale, a seconda delle temperature. Una batteria AGM si scarica a una velocità inferiore rispetto a una batteria convenzionale e non necessita di una ricarica altrettanto frequente.
Per uno stoccaggio a lungo termine, è preferibile mantenere basse temperature di magazzino. Ad esempio, una batteria AGM conservata a 0ºC mantiene il 90% della sua capacità per circa 6 mesi. La medesima batteria, se conservate a 40ºC, perde il 50% della propria capacità in 4 mesi. Anche computer di bordo, orologi e altri accessori possono consumare la batteria, con il tempo.
Chimica della carica
La ricarica di una batteria inverte il processo chimico che avviene durante la scarica. Gli ioni di solfato e idrogeno, in pratica, si scambiano di posto. L’energia elettrica impiegata per caricare una batteria è riconvertita in energia accumulata tramite processo chimico, e accumulata all’interno della batteria. I carica batterie, compresi alternatori e generatori, producono una tensione più elevata rispetto alla tensione a circuito aperto della batteria.
Quando la corrente di carica supera il tasso di assorbimento naturale, la batteria è soggetta a surriscaldamento, che può portare all’ebollizione della soluzione elettrolitica, creando gas idrogeno infiammabile. Il gas idrogeno, quando è combinato con l’ossigeno nell’aria, è altamente esplosivo e può essere facilmente infiammato da una scintilla. Ricordare pertanto di spegnere sempre l’alimentazione elettrica prima di collegare o scollegare i terminali della batteria.
Quanti ampere?
La corrente di ricarica applicata a una batteria, tale da non comportare surriscaldamento, è detta “tasso di assorbimento”.
A causa della loro dimensione inferiore, se paragonate alle tipologie automobilistiche, le batterie motorsport sono più sensibili alla quantità di corrente che possono assorbire in sicurezza. Per la ricarica di una batteria per moto o comunque di dimensioni ridotte, la corrente erogata del caricabatteria non dovrebbe mai superare i 3 ampere. La maggior parte dei carica batterie per auto non sono adatti a tale utilizzo, per via del maggiore input di corrente. Se il mantenimento di una batteria al suo pieno stato di carica assicura una vita ottimale, il sovraccarico potrebbe ridurne notevolmente la durata.
Verificare sempre lo stato di carica di una batteria prima della ricarica, e 30 minuti dopo la fine del processo. Quando il caricatore è stato scollegato dalla batteria per una o due ore, una batteria convenzionale completamente carica dovrebbe riportare una tensione di 12,6 volt (12,8V con sistema anti solfatazione Sulphate Stop) o superiore. Le batterie AGM possono presentare valori di tensione superiori, dopo una carica completa.
Non sovraccaricare. A causa delle caratteristiche delle batterie AGM, una carica rapida eccessiva o il sovraccarico portano a diminuzione del volume di elettrolita. Maggiore è il tempo di sovraccarico, maggiore è il calo di elettrolita e di potenza di avviamento. A causa della struttura sigillata della batteria, non è possibile effettuare il rabbocco con acqua per compensare la perdita di elettrolita. Inoltre, il sovraccarico può causare una deformazione delle piastre, rendendo difficili o impossibili future cariche. Per prevenire il sovraccarico, tenere sotto controllo i tempi di ricarica. La soluzione ideale è rappresentata dall’utilizzo di carica batterie automatici Yuasa. Interrompere sempre la ricarica se l’unità diventa troppo calda per poter essere toccate. In tal caso, lasciare raffreddare per 6-12 ore e riprendere la carica. I tempi di ricarica variano a seconda del tipo di carica batterie e della dimensione della batteria.
Attenzione: Indossare sempre occhiali di protezione quando si maneggiano le batterie, ed effettuare la ricarica in un locale ben ventilato.
Ricarica di una batteria profondamente scarica
Batterie che presentano una tensione inferiore a 11,5 volt possono richiedere un caricatore e procedure speciali per la ricarica. Batterie in stato di scarica profonda presentano resistenza interna maggiore, il che può rendere problematica una ricarica normale. Potrebbe essere necessario l’impiego di una tensione di carica maggiore rispetto al normale per consentire alla batteria di accettare la carica.
