Cosa significa batteria AGM?
Per cosa sta la batteria AGM? Prima di tutto dobbiamo sapere cosa significa l’acronimo AGM. Batteria AGM forma completa: È l’abbreviazione del termine Absorbent Glass Mat, un foglio bianco fragile, altamente poroso e simile alla carta, tagliato da rotoli, fatto di fibre fini porose di vetro borosilicato e usato come separatore di batterie è un tipo di batteria al piombo-acido chiamato AGM battery valve-regulated lead-acid battery (VRLAB). Detto semplicemente, è un separatore poroso per batterie. Una batteria assemblata con un separatore AGM è chiamata batteria AGM.
Separatore di batterie AGM
Applicazioni della batteria AGM
La batteria VRLA AGM è utilizzata per tutte le applicazioni in cui è richiesta la non dispersione e l’assenza di fumi. Questa batteria è disponibile in tutte le dimensioni da 0,8 Ah (12 V) a centinaia di Ah, da 2 V a 12 V. Qualsiasi valore di tensione può essere offerto da una combinazione di celle/batterie da 2 V o 4 V o 6 V o 12 V. Sono utilizzati in varie applicazioni come applicazioni solari fotovoltaiche (SPV), alimentazione ininterrotta (UPS), dispositivi di comunicazione, sistemi di illuminazione di emergenza, robot, dispositivi di controllo industriale, dispositivi di automazione industriale, attrezzature antincendio, Community Access Television (CATV), dispositivi di comunicazione ottica, stazioni base di Personal Handy-phone Systems (PHS), stazioni base di microcelle, sistemi di prevenzione dei disastri e del crimine, ecc.
Batteria AGM vs allagata
Le batterie allagate in cattivo stato di manutenzione non possono garantire la durata prevista.
L’allagamento convenzionale delle batterie piombo-acido richiede alcune procedure di manutenzione da seguire. Essi sono:
- Mantenere la parte superiore della batteria pulita e asciutta, libera da polvere e gocce di acido.
- Mantenere il livello dell’elettrolito (nel caso di una batteria allagata) al livello appropriato rabboccando con acqua approvata.
Questa diminuzione del livello dell’elettrolito è dovuta all’elettrolisi (rottura per mezzo dell’elettricità) dell’acqua che avviene verso la fine di una ricarica, quando una parte dell’acqua nell’acido diluito si dissocia come idrogeno e ossigeno secondo la reazione seguente e viene scaricata nell’atmosfera in modo stechiometrico:
2H2O →2H2 ↑ + O2 ↑
La batteria al piombo contiene acido solforico diluito come elettrolita e i terminali di una batteria convenzionale e le parti esterne come il contenitore, i connettori tra le celle, i coperchi, ecc. ricevono una sorta di spray acido e si ricoprono anche di polvere. I terminali devono essere mantenuti puliti strofinandoli con un panno umido e applicando periodicamente della vaselina bianca in modo che non si verifichi la corrosione tra i terminali e il cavo ad essi collegato.
Il prodotto della corrosione è di colore bluastro a causa della formazione di solfato di rame proveniente dai terminali di ottone. Se i connettori sono in acciaio, allora il prodotto della corrosione avrà un colore verde-blu, dovuto al solfato ferroso. Se il prodotto è di colore bianco, può essere dovuto al solfato di piombo (dovuto alla solfatazione) o alla corrosione dei connettori di alluminio.
Inoltre, i gas carichi di acido emanano dalla batteria durante la carica. Questo fumo influenzerà le attrezzature circostanti e l’atmosfera.
Il consumatore pensa che questa sia una procedura ingombrante e vuole una batteria libera da questi lavori di manutenzione. Scienziati e ingegneri hanno iniziato a pensare in questa linea e la ricerca di metodi per evitare queste procedure è stata intrapresa alla fine degli anni ’60. Solo alla fine degli anni ’60, le vere batterie “senza manutenzione” furono realizzate commercialmente. Le celle sigillate al nichel-cadmio sono state il precursore del VRLAB.
Il lavoro di ricerca e sviluppo su piccole celle cilindriche al piombo-acido contenenti elettrodi avvolti a spirale fu iniziato nel 1967 nei laboratori della Gates Corporation, USA, da John Devitt. Nel 1968, Donald H. McClelland lo raggiunse. Quattro anni dopo, nel 1971, i prodotti risultanti furono messi in vendita: una cella di dimensioni equivalenti alla cella D convenzionale al biossido di manganese e un’altra con il doppio della capacità fu offerta commercialmente dalla Gates Energy Products Denver, CO, USA. [J. Devitt, J Power Sources 64 (1997) 153-156]. Donald. H. McClelland e John L. Devitt della Gates Corporation, USA, descrissero per la prima volta una batteria sigillata al piombo-acido commerciale basata sul principio del ciclo dell’ossigeno [D.H. McClelland e J. L. Devitt US Pat. 3862861 (1975)].
Contemporaneamente sono state sviluppate due tecnologie, una basata sull’elettrolita gelificato (GE) e l’altra su AGM, la prima in Germania e la seconda negli Stati Uniti, in Giappone e in Europa.
All’inizio, le batterie al piombo-acido regolate da valvole erano chiamate batterie “senza manutenzione”, batterie con elettroliti, batterie sigillate e così via. A causa di molte controversie tra i consumatori e i produttori riguardo all’uso del termine “senza manutenzione”, il termine attualmente usato “regolato da valvole” è stato ampiamente accettato. Dato che la batteria VR ha valvole di rilascio della pressione unidirezionali, si sconsiglia anche l’uso del termine “sigillato”.
Qual è la differenza tra una batteria AGM e una batteria standard?
Una batteria AGM e una batteria normale o standard utilizzano un tipo di piastre simili, per lo più piastre piatte. Questa è l’unica somiglianza. Alcune batterie allagate utilizzano anche piastre tubolari.
Una batteria standard o convenzionale o allagata è completamente diversa dalla batteria AGM nel senso che quest’ultima non ha elettrolito liquido libero, dove il livello dell’elettrolito deve essere mantenuto aggiungendo periodicamente acqua approvata per compensare la perdita di acqua dovuta all’elettrolisi. D’altra parte, nella batteria AGM, che è una batteria VRLA (valve-regulated lead acid), non c’è questo requisito, Le reazioni uniche che avvengono nelle celle VR si occupano della perdita seguendo quello che viene chiamato un “ciclo interno di ossigeno”. Questa è la differenza principale.
Per il funzionamento del ciclo dell’ossigeno, la batteria AGM ha una valvola di rilascio unidirezionale. Un tappo di gomma speciale copre un tubo di scarico cilindrico. Quando la pressione interna della batteria raggiunge il limite, la valvola si solleva (si apre) per rilasciare i gas accumulati e prima che raggiunga la pressione atmosferica, la valvola si chiude e rimane così fino a quando la pressione interna supera nuovamente la pressione di sfiato. La funzione di questa valvola è molteplice. (i) Per prevenire l’ingresso accidentale di aria indesiderata dall’atmosfera; questo si traduce nella scarica di NAM. (ii) Per l’effettivo trasporto assistito dalla pressione dell’ossigeno da PAM a NAM, e (iii) per proteggere la batteria da un’esplosione imprevista, che può essere causata da una carica abusiva.
Nella batteria AGM, l’intero elettrolito è trattenuto solo nelle piastre e nel separatore AGM. Quindi non c’è possibilità di fuoriuscita dell’elettrolita corrosivo, l’acido solforico diluito. Per questo motivo, la batteria AGM può essere utilizzata da qualsiasi lato, tranne che a testa in giù. Ma la batteria allagata può essere usata solo in posizione verticale. Durante il travaso delle batterie VRLA, l’operazione di prendere le letture di tensione diventa più facile nel caso di batterie ad alta tensione e capacità.
Durante le normali operazioni del VRLAB, le emissioni di gas sono trascurabili o nulle. Quindi è “user-friendly”. Quindi la batteria AGM può essere integrata nelle apparecchiature elettroniche. Un buon esempio è l’UPS per personal computer, che normalmente utilizza una batteria VRLA da 12V 7Ah. Per questo motivo, i requisiti di ventilazione per la batteria VRLA AGM sono solo il 25% di quelli richiesti per le batterie allagate.
Rispetto alle batterie VR gelate o AGM VR, la versione allagata soffre del fenomeno della stratificazione dell’elettrolito. È trascurabile nelle batterie gelate e nel caso della batteria AGM non è così grave come nelle batterie allagate. Grazie a questo, l’utilizzo non uniforme dei materiali attivi viene eliminato o ridotto, prolungando così la vita delle batterie.
Il processo di fabbricazione della batteria AGM comporta una compressione efficace degli elementi delle celle per sopprimere l’aumento della resistenza durante la vita della batteria. Un effetto concomitante è una diminuzione del tasso di caduta della capacità durante il ciclo/vita. Ciò è dovuto al fatto che si evita lo spargimento dovuto agli effetti di compressione.
Le batterie VRLA sono batterie pronte all’uso. È molto facile da installare evitando l’ingombrante e dispendioso riempimento iniziale e la carica iniziale, riducendo così al minimo il tempo necessario per l’installazione.
Materiali molto puri sono impiegati nella produzione di batterie VRLA. Grazie a questo aspetto e all’uso del separatore AGM, la perdita dovuta all’autoscarica è molto bassa. Per esempio, la perdita è inferiore allo 0,1% al giorno nel caso della batteria AGM, mentre è dello 0,7-1,0% al giorno per le celle allagate. Quindi, la batteria AGM può essere conservata per periodi più lunghi senza rinfrescare la carica. A seconda della temperatura ambiente, la batteria AGM può essere conservata senza carica fino a 6 mesi (da 20ºC a 40ºC), 9 mesi (da 20ºC a 30ºC) e 1 anno se sotto i 20ºC. [panasonic-batteries-vrla-for-professionals_interactive March 2017 p 18]
Adattato dal riferimento Furukawa
| Temperatura di conservazione (ºC) | Allagato | Allagato | Allagato | VRLA | VRLA | VRLA |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Periodo di conservazione (mesi) | Mantenimento della capacità (per cento) | Perdita di capacità (per cento) | Periodo di conservazione (mesi) | Mantenimento della capacità (per cento) | Perdita di capacità (per cento) | |
| 40 | - | - | - | 6 | 40 | 60 |
| 40 | 3 | 35 | 65 | 3 | 70 | 30 |
| 40 | 2 | 50 | 50 | 2 | 80 | 20 |
| 40 | 1 | 75 | 25 | 1 | 90 | 10 |
| 25 | - | - | - | 13 | 60 | 40 |
| 25 | 6 | 55 | 45 | 6 | 82 | 18 |
| 25 | 5 | 60 | 40 | 5 | 85 | 15 |
| 25 | 4 | 70 | 30 | 4 | 88 | 12 |
| 25 | 3 | 75 | 25 | 3 | 90 | 10 |
| 25 | 1 | 90 | 10 | 1 | 97 | 3 |
| 10 | - | - | - | 12 | 85 | 15 |
| 10 | - | - | - | 9 | 90 | 10 |
Fatto divertente sorprendente - design della batteria AGM
La batteria AGM può essere progettata per sopravvivere a un test di cortocircuito di 30 giorni e, dopo la ricarica, ha praticamente la stessa capacità di prima del test. Rand p. 436 Wagner
Una batteria AGM è la stessa della batteria al gel?
Anche se questi due tipi appartengono al tipo di batterie regolate da valvole (VR), la differenza principale tra questi due tipi è l’elettrolita. AGM è usato come separatore nella batteria AGM, in cui tutto l’elettrolito è contenuto nei pori delle piastre e nei pori del separatore AGM altamente poroso. La gamma tipica di porosità per un separatore AGM è del 90-95%. Non viene usato nessun separatore extra. Durante il riempimento dell’elettrolito e la successiva lavorazione, si fa attenzione a che l’AGM non sia saturato con l’elettrolito e che ci siano almeno il 5% di vuoti senza essere riempito con l’acido. Questo per facilitare il funzionamento del ciclo dell’ossigeno.
Batteria AGM vs Gel
L’ossigeno è trasportato dalla piastra positiva attraverso il separatore alla piastra negativa durante la carica. Questo trasporto può avvenire efficacemente solo se il separatore non è completamente saturo. Un livello di saturazione del 95% o meno è preferito. (POROSITÀ: è il rapporto in percentuale del volume dei pori in AGM al volume totale del materiale, compresi i pori).
Ma nella batteria con elettrolita gelificato, l’elettrolita è mescolato con polvere di silice fumata per immobilizzarlo, in modo che la batteria al gel diventi non-spillabile. Il separatore è di cloruro di polivinile (PVC) o di tipo cellulosico. Qui l’ossigeno gassoso si diffonde attraverso le fessure e le crepe della matrice del gel. Una batteria al gel può essere costruita con piastre di tipo incollato o tubolare. Entrambi i tipi di batterie al gel hanno una valvola di rilascio unidirezionale e funzionano sul principio del “ciclo interno di ossigeno”.
In entrambi i tipi di batterie VRLA, viene lasciato uno spazio vuoto sufficiente che permette il trasporto veloce dell’ossigeno attraverso la fase gassosa. Solo un sottile strato di bagnatura sulla superficie negativa dell’elettrodo deve essere permeato dall’ossigeno disciolto, e l’efficienza del ciclo interno di ossigeno si avvicina al 100%. Quando una batteria è inizialmente satura di elettrolita, ostacola il trasporto veloce dell’ossigeno, il che si traduce in una maggiore perdita di acqua. Durante il ciclo, una tale cella “umida” produce un efficiente ciclo interno di ossigeno.
Per la maggior parte delle applicazioni, le differenze tra i due tipi di batterie VRLA sono marginali. Quando si confrontano batterie della stessa dimensione e design, la resistenza interna della batteria al gel è leggermente superiore, principalmente a causa del separatore convenzionale. La batteria AGM ha una resistenza interna più bassa e quindi la batteria AGM è preferita per applicazioni ad alto carico. [D. Berndt, J Power Sources 95 (2001) 2]
In una batteria al gel, invece, l’acido è più fortemente legato e quindi l’influenza della gravità è quasi trascurabile. Così, le batterie al gel non mostrano la stratificazione dell’acido. In generale, sono superiori nelle applicazioni cicliche, e le celle al gel alte possono essere utilizzate anche in posizione verticale, mentre con le batterie AGM alte il funzionamento in posizione orizzontale è solitamente raccomandato per limitare l’altezza del separatore a circa 30 cm.
Nell’elettrolito gelificato, la maggior parte dell’ossigeno deve circondare il separatore. Il separatore polimerico agisce come una barriera per il trasporto dell’ossigeno e riduce il tasso di trasporto. Questa è una delle ragioni per cui il tasso massimo del ciclo interno di ossigeno è inferiore nella batteria al gel.
Un’altra ragione può essere che una certa parte della superficie è mascherata dal gel. Le cifre approssimative per questo tasso massimo sono 10 A/100 Ah nella batteria AGM e 1,5A/100Ah nella batteria al gel. Una corrente di carica che supera questo massimo provoca la fuoriuscita del gas come in una batteria ventilata. Ma questa limitazione normalmente non influenza il comportamento di carica o di galleggiamento, poiché le batterie al piombo-acido VR sono caricate ad una tensione costante, e i tassi di sovraccarico sono molto inferiori, 1A/100 Ah, anche a 2,4V per cella. Il tasso massimo più limitato del ciclo interno di ossigeno nelle batterie al gel offre anche il vantaggio che le batterie al gel sono meno sensibili alla fuga termica quando vengono sovraccaricate a una tensione troppo alta.
Le batterie al gel sono più resistenti alla tendenza alla fuga termica rispetto alle celle AGM. In un esperimento con batterie simili al gel e AGM (6V/68Ah), Rusch e i suoi collaboratori hanno riportato i seguenti risultati[https://www.baebatteriesusa.com/wp-content/uploads/2019/03/Understanding-The-Real-Differences-Between-Gel-AGM-Batteries-Rusch-2007.pdf]. Dopo aver invecchiato artificialmente le batterie con un sovraccarico in modo che perdessero il 10% del loro contenuto d’acqua, le celle sono state sottoposte a una maggiore evoluzione del calore caricando a 2,6 volt per cella in uno spazio ristretto. La batteria al gel aveva una corrente di 1,5-2,0 A equivalenti mentre la batteria AGM aveva 8-10 A equivalenti di corrente (evoluzione del calore sei volte superiore).
La temperatura della batteria AGM era di 100ºC, mentre quella della versione al gel è rimasta sotto i 50ºC. Quindi la tensione di galleggiamento delle batterie al gel può essere mantenuta ad un livello più alto fino a 50ºC senza alcun pericolo di fuga termica. Questo manterrà anche la piastra negativa in buona carica a temperature più alte.
La batteria AGM utilizza piastre generalmente di un’altezza massima di 30-40 cm. Se si utilizzano piastre più alte, allora la batteria AGM deve essere usata sui lati. Ma in una batteria al gel, non ci sono queste restrizioni di altezza. Le celle gel sottomarine con altezza della piastra di 1000 mm (1 metro) sono già in uso.
La batteria AGM è preferita per applicazioni ad alta corrente e di breve durata. Il costo di fabbricazione della batteria AGM è più alto per la capacità di tasso elevato rispetto alla batteria al gel regolata a valvole. Ma le celle a gel sono eminentemente adatte per tempi di scarica più lunghi e danno più potenza per unità di valuta.
Il design VRLA a piastra piatta (OGiV) ha le stesse caratteristiche del design a piastra piatta allagata. Sono preferibili per i tempi di ponte brevi.
Al tasso di 10 minuti, l’output di potenza per costo di produzione è del 30% superiore a quello del design tubolare VRLA gel (OPzV), mentre a tempi di scarica più lunghi (oltre 30 minuti) il design tubolare VR gel OPzV dà più potenza per $. Al tasso di 3h, l’OPzV dà il 15% di potenza in più per $. Nella regione da 3 h a 10 h, il tubolare allagato OPzS dà dal 10 al 20% di potenza in più per $ rispetto alla batteria OPzV, mentre nella regione importante tra 30 min e 100 min, il tubolare allagato (OPzS) dà la stessa potenza per $ del tubolare VRLA gel (OPzV).
Cos'è il "ciclo interno di ossigeno" nella batteria AGM?
In una cella allagata, i gas evoluti durante una sovraccarica vengono scaricati nell’atmosfera. Ma in una batteria regolata a valvola, l’evoluzione del gas è trascurabile a causa di alcune reazioni che avvengono su entrambe le piastre. Durante la sovraccarica di una cella VR, l’ossigeno evoluto dalla piastra positiva passa attraverso i pori insaturi dell’AGM (o le crepe nell’elettrolita gelificato) e raggiunge le piastre negative e si combina con il piombo nella piastra negativa per formare ossido di piombo. L’ossido di piombo ha una grande affinità per l’acido solforico e quindi si converte immediatamente in piombo
Durante la fabbricazione delle celle VRLA, l’acido viene riempito per quantità calcolata.
Al termine del processo di formazione, l’elettrolito in eccesso (se presente) viene rimosso dalle celle tramite un processo di ciclaggio. All’inizio del ciclo (quando le cellule sono riempite da più del 96% di pori), il ciclo dell’ossigeno funziona con bassa efficienza, il che porta alla perdita di acqua. Quando il livello di saturazione elettrolitica scende sotto il 96%, l’efficienza del ciclo dell’ossigeno aumenta, quindi la perdita d’acqua si riduce.
Il gas ossigeno e gli ioni H+ prodotti durante la carica di una batteria VR (Reazione A) viene fatto passare attraverso i pori insaturi disponibili nel separatore AGM o attraverso crepe e fessure nella struttura dell’elettrolita gelificato e raggiunge la piastra negativa dove si combina con il piombo attivo per formare PbO, che viene convertito in PbSO4. In questo processo si forma anche acqua (Reazione B) insieme a una certa generazione di calore.
(In una batteria piombo-acido allagata, questa diffusione di gas è un processo lento, e tutto l’H2 e l’O2 vengono espulsi. Una parte della corrente di carica va alla reazione di carica utile, mentre una piccola parte della corrente è usata nelle reazioni del ciclo dell’ossigeno. Il risultato netto è che l’acqua, invece di essere rilasciata dalla cella, viene ciclata elettrochimicamente per assorbire la corrente di sovraccarico in eccesso oltre a quella usata per le reazioni di carica).
Il PbSO4 viene convertito in Pb eH2SO4( reazione C) per via elettrochimica reagendo con gli ioni di idrogeno risultanti dalla decomposizione dell’acqua sulle piastre positive quando queste sono cariche.
Le reazioni sono le seguenti:
Alla piastra positiva:
2H2O → 4H+ + O2 ↑ + 4e- (A)
Al piatto negativo:
2Pb + O2 + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O +Calore (B)
2PbSO4 + 4H+ + 4e- → 2Pb + 2H2SO4(C)
L’acqua prodotta si diffonde attraverso il separatore verso le piastre positive, ripristinando così l’acqua decomposta dall’elettrolisi.
I processi di cui sopra formano il ciclo dell’ossigeno. Quest’ultimo riduce sostanzialmente la perdita d’acqua durante la carica e il sovraccarico della batteria, rendendola senza manutenzione.
Nei primi giorni di sviluppo delle batterie VRLA, si pensava che fosse essenziale che la batteria VRLA avesse un’efficienza di ricombinazione dell’ossigeno del 100%, partendo dal presupposto che ciò avrebbe garantito che nessun gas fosse scaricato nell’atmosfera esterna, in modo da ridurre al minimo la perdita d’acqua. Negli ultimi anni, tuttavia, è diventato evidente che la ricombinazione dell’ossigeno al 100% potrebbe non essere desiderabile, in quanto ciò potrebbe portare alla degradazione della piastra negativa. Le reazioni secondarie di evoluzione dell’idrogeno e di corrosione della griglia sono molto importanti nella batteria al piombo e possono avere un impatto significativo sul comportamento della cella VRLA.
I tassi delle due reazioni devono essere bilanciati, altrimenti uno degli elettrodi – di solito il negativo – potrebbe non essere completamente carico. L’elettrodo negativo può effettivamente autoscaricarsi al potenziale reversibile e quindi il suo potenziale dovrà aumentare al di sopra di questo valore (cioè, diventare più negativo) per compensare l’autoscarica e prevenire il calo di capacità [M.J. Weighall in Rand, D.A.J; Moseley, P.T; Garche. J; Parker, C.D.(Eds.) Valve-Regulated Lead- Acid Batteries, Elsevier, New York, 2004, Capitolo 6, pagina 177].
La struttura effettiva del separatore Absorbent Glass Mat esercita un’influenza importante sull’efficienza della ricombinazione dell’ossigeno. Un separatore AGM con un’alta superficie e una piccola dimensione media dei pori può raccogliere l’acido ad un’altezza maggiore e fornire una maggiore resistenza alla diffusione dell’ossigeno. Questo può implicare l’uso di un separatore AGM con un’alta percentuale di fibre fini, o un separatore AGM ibrido contenente, per esempio, fibre organiche.
Qual è la differenza tra una batteria AGM e una batteria tubolare?
La batteria AGM impiega invariabilmente piastre piatte, con uno spessore compreso tra 1,2 mm e 3,0 mm a seconda delle applicazioni, sia per l’avvio, l’illuminazione e l’accensione (SLI) che per scopi stazionari. Le piastre più spesse sono usate per applicazioni fisse. Ma una batteria tubolare utilizza piastre tubolari, il cui spessore può variare da 4 mm a 8 mm. Per lo più, le batterie a piastre tubolari sono utilizzate in applicazioni stazionarie.
Nella batteria AGM, l’intero elettrolito è tenuto all’interno delle piastre e del separatore AGM. Quindi non c’è possibilità di fuoriuscita dell’elettrolita corrosivo, l’acido solforico diluito. Per questo motivo, la batteria AGM può essere utilizzata da qualsiasi lato, tranne che a testa in giù. Ma le batterie tubolari hanno un eccesso di elettrolita liquido e possono essere utilizzate solo in posizione verticale. Possiamo misurare la densità dell’elettrolito nelle celle tubolari, ma non nella batteria AGM.
La batteria AGM funziona in un’atmosfera semi-sigillata con una valvola di rilascio unidirezionale sul principio del ciclo dell’ossigeno e quindi c’è una perdita d’acqua trascurabile. Quindi, non è necessario aggiungere acqua a questa batteria. Ma la batteria tubolare è di tipo ventilato e tutti i gas evoluti durante la sovraccarica vengono espulsi nell’atmosfera; questo provoca una perdita d’acqua e quindi il livello dell’elettrolito scende, rendendo necessaria l’aggiunta periodica di acqua per mantenere il livello dell’elettrolito.
A causa della natura allagata, le celle tubolari possono tollerare il sovraccarico e una temperatura più elevata. Questo tipo ha una migliore dissipazione del calore. Ma la batteria AGM non è tollerante al funzionamento ad alta temperatura, poiché queste batterie sono intrinsecamente soggette a reazioni esotermiche dovute al ciclo interno dell’ossigeno. La batteria AGM può funzionare fino a 40ºC, mentre l’altro tipo può tollerare fino a 50ºC.
La polarizzazione delle piastre positive e negative durante una carica float a 2,30 V per cella (OCV = 2,15 V)
| Allagato -Nuovo | Allagato -Fine vita | Gelled - Nuovo | Gelled - Fine della vita | AGM - Nuovo | AGM - Fine della vita | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Polarizzazione della piastra positiva (mV) | 80 | 80 | 90 | 120 | 125 (a 175) | 210 |
| Polarizzazione della piastra negativa (mV) | 70 | 70 | 60 | 30 | 25 | 0 (a -25) solfato) |
Polarizzazione di tre tipi di batterie
La IEC 60 896-22 ha come requisito massimo 350 giorni a 60°C o 290 giorni a 62,8°C.
Test di vita a 62,8ºC come da IEEE 535 – 1986
| Tipo di batteria | Giorni a 62.8ºC | Anni equivalenti a 20ºC |
|---|---|---|
| OGi (piastra piatta allagata) | 425 | 33.0 |
| OPzV (VR tubolare) | 450 | 34.8 |
| OPzS (tubolare allagato) | 550 | 42.6 |
Quanto dura una batteria AGM?
Non si può fare un’affermazione definitiva sulla vita utile di qualsiasi tipo di batteria. Prima di rispondere a “quanti anni può durare una batteria AGM”, bisogna definire chiaramente le condizioni in cui la batteria opera;
per esempio, se è semplicemente fluttuato attraverso una tensione particolare o se è azionato ciclicamente. Nel funzionamento a galleggiante, la batteria è continuamente caricata a galleggiante ad una tensione particolare ed è chiamata a fornire corrente solo quando la corrente principale non è disponibile (Esempio: Batterie per centraline telefoniche, batterie UPS, ecc. dove la durata è espressa in anni). Ma nel caso di una batteria da trazione, che è impiegata nelle fabbriche per la movimentazione dei materiali e nei veicoli elettrici, le batterie subiscono scariche profonde fino all’80% a 2-6 ore, la vita sarà più breve.
La vita della batteria AGM dipende da una serie di parametri operativi come:
Effetto della temperatura sulla vita
L’effetto della temperatura sulla vita operativa della batteria al piombo è molto significativo. A temperature più alte (e a tensioni di carica oltre i valori raccomandati) il dry-out avviene più rapidamente, portando alla fine prematura della vita. La corrosione della griglia è un fenomeno elettrochimico. A temperature più alte, la corrosione è maggiore e quindi anche la crescita (sia orizzontale che verticale) è maggiore. Questo si traduce nella perdita di contatto griglia-materiale attivo e quindi in una capacità ridotta. L’aumento della temperatura accelera la velocità con cui avvengono le reazioni chimiche.
Queste reazioni aderiscono alla relazione di Arrhenius che, nella sua forma più semplice, afferma che il tasso del processo elettrochimico raddoppia per ogni aumento di 10oC della temperatura (mantenendo altri fattori come la tensione del galleggiante
costante). Questo può essere quantificato usando la relazione [Piyali Som e Joe Szymborski, Proc. 13th Annual Battery Conf. Applications& Advances, Jan 1998, California State Univ., Long Beach, CA pp. 285-290]
Fattore di accelerazione della vita = 2((T-25))/10)
Fattore di accelerazione della vita = 2((45-25)/10) = 2(20)/10) = 22 = 4
Fattore di accelerazione della vita = 2((45-20)/10) = 2(25)/10) = 22,5 = 5,66
Fattore di accelerazione della vita = 2((68.2-25)/10) = 2(43.2)/10) = 24.32 = 19.97
Fattore di accelerazione della vita = 2((68.2-20)/10) = 2(48.2)/10) = 24.82 = 28.25
Una batteria azionata a una temperatura di 45ºC può invecchiare quattro volte più velocemente o avere il 25% della vita prevista a 25ºC.
Una batteria fatta funzionare a una temperatura di 68,2ºC può invecchiare 19,97 volte più velocemente o avere 20 volte la vita prevista a 25ºC. Una batteria fatta funzionare a una temperatura di 68,2ºC può invecchiare 28,2 volte più velocemente e avere una vita molto più lunga di quella prevista a 20ºC.
Test di vita accelerata e vite equivalenti delle batterie
| Vita a 20ºC | Vita a 25ºC | |
|---|---|---|
| Vita a 68,2ºC | 28,2 volte di più | 20 volte di più |
| Vita a 45ºC | 5,66 volte di più | 4 volte di più |
La durata di galleggiamento prevista della batteria VRLA è superiore a 8 anni a temperatura ambiente, ottenuta utilizzando metodi di test accelerati, in particolare, ad alte temperature.
La durata del ciclo di vita di 12V VRLA (Delphi) è stata studiata da R. D. Brost. Lo studio è stato condotto all’80% di DOD a 30, 40 e 50ºC. Le batterie sono state sottoposte a una scarica del 100% a 2 ore dopo ogni 25 cicli a 25ºC per determinare la capacità. I risultati mostrano che la durata del ciclo a 30ºC è di circa 475 mentre il numero di cicli è di 360 e 135, circa, a 40ºC e 50ºC, rispettivamente. [Ron D. Brost, Proc. Thirteenth Annual Battery Conf. Applications and Advances, California Univ., Long Beach,1998, pp. 25-29]
Batteria AGM Profondità di scarica e durata
La durata del ciclo del piombo-acido sigillato è direttamente correlata alla profondità di scarica (DOD). La profondità di scarica è una misura di quanto profondamente si scarica una batteria. Quando una batteria è completamente carica, il DOD è 0%. Al contrario, quando una batteria è scarica al 100%, il DOD è al 100%. Quando il DOD è al 60% %, il SOC è al 40% %. 100 – SOC in % = DOD in %
Il numero tipico di cicli di scarica/carica per le batterie VR a 25°C rispetto alla profondità di scarica è:
150 – 200 cicli con il 100% di profondità di scarica (scarica completa)
400 – 500 cicli con il 50% di profondità di scarica (scarica parziale)
1000 + cicli con il 30% di profondità di scarica (scarica poco profonda)
In condizioni normali di funzionamento del galleggiante, ci si possono aspettare quattro o cinque anni di vita affidabile in applicazioni stand-by (fino a dieci per la linea Hawker Cyclon), o tra 200 e 1000 cicli di carica/scarica a seconda della profondità media di scarica. [Rapporto Sandia SAND2004-3149, giugno 2004]
Batteria AGM No. di cicli consegnati
La batteria AGM con tecnologia a piastre piane può fornire
400 cicli all’80% di scarica
600 cicli al 50% di scarica
1500 cicli al 30% di scarica
Effetto della posizione sulla vita ciclica delle batterie VRLA
La figura mostra le capacità medie per due batterie posizionate nella normale posizione verticale, sui loro lati con le piastre in verticale e con le piastre in posizione orizzontale. Nella posizione verticale, l’elettrolito si stratifica a causa degli effetti della gravità e questo si aggrava man mano che il ciclo procede e il declino della capacità in questa posizione è molto veloce. Tuttavia, quando si pedala in una posizione verticale laterale, il declino della capacità non è così veloce e il ciclismo in posizione orizzontale dà la migliore durata. La figura è un grafico della capacità rispetto al numero di cicli per la Cella 52 a 11 piastre sottoposta a cicli successivi nelle posizioni orizzontale, verticale e orizzontale.
Questa cella è stata ciclata da sola con i limiti di tensione di mantenimento/carica e di carica impostati a 2,4 V e il tempo e la corrente di mantenimento/carica impostati a 3 ore e 0,3 A. Prima del ciclo verticale 78, la cella è stata caricata in float per 4 giorni. Per il ciclo orizzontale, l’efficienza coulombiana è relativamente alta e costante, così come l’accettazione della carica. Tuttavia, durante il ciclo verticale, l’accettazione della carica diminuisce significativamente con il ciclo mentre l’efficienza rimane relativamente costante. Quando il ciclismo orizzontale è stato ripreso, senza una carica float prolungata, la capacità di scarica (anche il tempo di carica) è stato visto salire rapidamente al livello precedente al ciclismo verticale.
Effetti della temperatura e della tensione di carica/float sulla durata della batteria
Gli effetti della temperatura e della tensione di galleggiamento sulla durata sono interconnessi e interattivi. La figura mostra la durata prevista di una batteria VR GNB Absolyte IIP per varie tensioni di galleggiamento e temperature. Si presume che la tensione di galleggiamento e la temperatura siano mantenute costanti per tutta la vita della batteria.
Wagner ha riportato i risultati dei test effettuati con tre diversi regimi di carica per le batterie cicliche e mostra che l’uso di una tensione di carica più alta (14,4 V modalità CV) dà una maggiore durata e c’è una perdita d’acqua trascurabile in questo caso. Tensione di carica e durata delle batterie Drysafe Multicraft (12 V, 25 Ah5)
25ºC; test C/5 ogni 50 cicli; scarica: 5 A a 10,2 V; carica come indicato nella figura
Effetto dell’aggiunta di stagno alla lega di griglia positiva nelle batterie VRLA
Le aggiunte di stagno al piombo puro hanno diminuito notevolmente i problemi riscontrati nel ciclaggio delle batterie con griglie fatte con questo metallo. Piccole quantità di stagno (0,3-0,6 wt.%) aumentano significativamente l’accettazione della carica del piombo puro. Una lega con un contenuto di calcio dello 0,07% e di stagno dello 0,7% dà la crescita minore quando viene testata come griglie nude e nelle celle testate per la vita fluttuante. [H.K. Giess, J Power Sources 53 (1995) 31-43]
Effetto della manutenzione sulla durata della batteria
Mantenere le batterie in buone condizioni seguendo certe procedure aiuterà a realizzare la vita attesa dalle batterie. Alcuni di loro sono
a. Pulizia periodica dell’esterno
b. Tassa periodica di banco (tassa di perequazione)
c. Controllo periodico del livello degli elettroliti, ecc.
La fabbricazione delle batterie è fatta con diverse procedure di controllo della qualità e SOP in modo che un prodotto di alta qualità sia un risultato. Qualsiasi vero difetto è destinato a manifestarsi immediatamente dopo la messa in servizio delle batterie o entro pochi giorni da questa. Più il servizio è faticoso, prima si manifesterà un difetto. I fallimenti prematuri sono piuttosto un’indicazione delle scarse prestazioni che dei difetti intrinseci del sistema. Migliore è la manutenzione, maggiore sarà la durata delle batterie.
AGM vs batteria allagata - cosa c'è da sapere?
La batteria AGM è molto pulita nell’aspetto esterno durante la vita operativa. Ma la batteria allagata si imbratta di polvere e spruzzi di acido durante il funzionamento. Inoltre, i terminali sono incrostati di prodotti di corrosione, se non vengono mantenuti correttamente.
Le batterie AGM e le batterie allagate (a piastre piatte) utilizzano piastre piatte o a griglia, con uno spessore compreso tra 1,2 mm e 3,0 mm a seconda delle applicazioni, sia che si tratti di uno scopo di avviamento, illuminazione e accensione (SLI) o di uno scopo stazionario. Per quest’ultimo scopo si usano piastre più spesse.
Nella batteria AGM, tutto l’elettrolito è contenuto nelle piastre e nel separatore. Quindi non c’è possibilità di fuoriuscita dell’elettrolita corrosivo, l’acido solforico diluito. Per questo motivo, la batteria AGM può essere utilizzata da qualsiasi lato, tranne che a testa in giù. Ma le batterie allagate hanno un eccesso di elettrolita liquido e possono essere utilizzate solo in posizione verticale. Possiamo misurare la densità dell’elettrolito nelle celle tubolari, ma non in quelle AGM. Ma misurando il circuito aperto stabilizzato (OCV) della batteria, si può conoscere il valore del peso specifico in quella condizione.
C’è una regola empirica
OCV = peso specifico + 0,84 per le singole cellule
Peso specifico = OCV – 0,84
Per le batterie da 12 Volt, dobbiamo dividere l’OCV della batteria per 6 per arrivare all’OCV della cella.
OCV della batteria = 13,2 V
Quindi OCV della cella = 13,3/6 = 2,2 V
Peso specifico = 2,2 V – 0,84 = 1,36
Quindi il peso specifico è 1,360
La batteria AGM funziona in un’atmosfera semi-sigillata con una valvola di rilascio unidirezionale sul principio del ciclo dell’ossigeno e quindi c’è una perdita d’acqua trascurabile. Quindi, non è necessario aggiungere acqua a questa batteria. Ma la batteria allagata è un tipo a sfiato e tutti i gas evoluti durante la sovraccarica vengono espulsi nell’atmosfera; questo provoca una perdita d’acqua e quindi il livello dell’elettrolito scende, rendendo necessaria l’aggiunta periodica di acqua per mantenere il livello dell’elettrolito.
A causa della natura allagata, queste celle possono tollerare il sovraccarico e una temperatura più elevata. Questo tipo ha una migliore dissipazione del calore. Ma le batterie AGM non sono tolleranti al funzionamento ad alta temperatura, poiché queste batterie sono intrinsecamente soggette a reazioni esotermiche dovute al ciclo interno dell’ossigeno. La batteria AGM può funzionare fino a 40ºC, mentre l’altro tipo può tollerare fino a 50ºC.
Batteria AGM a matrice di vetro assorbente - cosa viene assorbito? Come? Perché assorbente? Maggiori dettagli sul separatore AGM
Absorbent glass mat (AGM) è il nome dato al tipo di separatore in fibra di vetro usato nelle batterie con regolazione a valvola (VR). AGM deve assorbire molto elettrolito (fino a sei volte il suo volume apparente) e trattenerlo per facilitare le reazioni delle cellule. Questo è reso possibile dalla sua alta porosità. Assorbendo e trattenendo l’elettrolito, la batteria è resa inviolabile.
Il processo di fabbricazione essenziale delle microfibre di vetro che sono usate per fabbricare il separatore AGM è mostrato nella figura. Le materie prime di vetro sono fuse in un forno a circa 1000ºC. Il vetro fuso viene poi estratto dalle boccole per formare fibre di vetro primarie grossolane con un diametro di alcune centinaia di micron. Queste vengono poi convertite da un gas di combustione in fibre fini (da 0,1 a 10 μm) che vengono raccolte su una rete di trasporto mobile dal vuoto dal basso. Il metodo tradizionale di fabbricazione delle stuoie di vetro assorbente AGM per le batterie al piombo regolate a valvola consiste nel mescolare due o più tipi di fibre in una soluzione acquosa acida.
Questo processo riduce la lunghezza delle fibre a circa 1 o 2 mm e provoca una certa fibrillazione. Questa miscela è depositata su un filo senza fine mobile o su un rotoformer (un’altra versione di un filo senza fine). Il foglio acquista consistenza man mano che l’acqua viene ritirata; viene poi pressato e asciugato contro tamburi riscaldati.
Il processo di posa a umido provoca l’orientamento delle fibre del foglio AGM che dà una rete anisotropa. I pori e i canali misurati nella direzione z (cioè in una direzione verticale al piano del foglio) sono più grandi (da 10 a 25 μm, 90% dei pori totali) di quelli nei piani x e y (da 2 a 4 μm). C’è circa il 5% di pori molto grandi tra 30 e 100 μm (probabilmente a causa di effetti di bordo durante la preparazione del campione e non rappresentano veramente la struttura tipica). Questo metodo di fabbricazione è noto come processo di attenuazione della fiamma.
Il primo passo nella produzione di AGM è la dispersione e l’agitazione delle fibre di vetro in una grande quantità di acqua acidificata. La miscela di fibre e acqua viene poi depositata su una superficie dove viene applicato il vuoto e la maggior parte dell’acqua viene rimossa. La stuoia formata viene poi leggermente pressata e asciugata per mezzo di rulli riscaldati. Alla fine della sezione di asciugatura, il contenuto di acqua del tappeto è inferiore all’1 wt.%. Un dispositivo rotoformer per la formazione e la disidratazione dei fogli AGM è mostrato di seguito.
d. I separatori convenzionali hanno una struttura dei pori piccola e tortuosa, con poche o nessuna variazione direzionale. Ma l’AGM fatto dalla posa a umido di materiale in microfibra di vetro ha un’alta porosità e pori relativamente grandi con notevoli differenze direzionali. Queste caratteristiche influenzano la distribuzione e il movimento dei gas e dei liquidi negli elementi. [Ken Peters, J. Power Sources 42 (1993) 155-164]
Le caratteristiche importanti dei separatori AGM sono:
i. Area superficiale vera (BET) (m2/g)
ii. Porosità (%)
iii. Dimensione media dei pori (μm)
iv. Spessore sotto compressione (mm)
v. Basis weight o Grammage (g/m2) (peso del foglio AGM per metro quadrato)
vi. Altezza di assorbimento (mm) (L’altezza che la colonna di acido raggiunge quando un pezzo di AGM è tenuto immerso nell’acido)
vii. Resistenza alla trazione
Le proprietà tipiche dei separatori AGM sono riportate nella seguente tabella:
Rif. W. BӦhnstedt, J Power Sources 78 (1999) 35-40
| Proprietà | Unità di misura | Valore |
|---|---|---|
| Peso base (Grammage) | g/m2 | 200 |
| Porosità | % | 93-95 |
| Dimensione media dei pori | μm | 5-10 |
| Spessore a 10kPa | mm | 1.3 |
| Spessore a 30kPa | mm | 1.0 |
| Forza di perforazione (N) | N | 7.5 |
Specifiche dei separatori per batterie AGM
Rif: Ken Peters, J. Power Sources 42 (1993) 155-164
| Proprietà | Unità di misura | Valore |
|---|---|---|
| Superficie | ||
| Fibre grossolane | m2/g | 0.6 |
| Fibre fini | m2/g | 2.0 a 2.6 |
| Dimensione massima dei pori | ||
| Fibre grossolane | μm | 45 |
| Fibre fini | μm | 14 |
Separatori di batterie AGM altezza di assorbimento
| Altezza di assorbimento, 1,300 peso specifico dell'acido | Unità di misura | Fibre grossolane (0,5 m2/g) | Fibre fini (2,6 m2/g) |
|---|---|---|---|
| 1 minuto | mm | 42 | 33 |
| 5 minuti | mm | 94 | 75 |
| 1 ora | mm | 195 | 220 |
| 2 ore | mm | 240 | 370 |
| 10 ore | mm | 360 | 550 |
Proprietà preferite dei separatori AGM
Note:
1. All’aumentare del diametro delle fibre, aumenta anche la dimensione dei pori.
2. All’aumentare del diametro delle fibre, la resistenza alla trazione diminuisce.
3. All’aumentare del diametro della fibra, il costo diminuisce.
4. Lo strato di fibre grossolane si innalzerà fino a un’altezza limitata, ma a un ritmo molto veloce
5. La fibra più fine porterà l’acido ad altezze maggiori, anche se lentamente
Includendo uno strato più denso (con piccoli pori, che è creato da fibre di vetro più fini) all’interno di un separatore AGM multistrato, si crea una struttura a pori complessivamente più fine. Così, i pori massimi sono ridotti della metà e anche i pori medi sono quasi dimezzati. L’impatto sui pori minimi è una riduzione di un quarto. La sinergia che esiste tra le fibre di vetro fini e grossolane è rilevata in tutte le caratteristiche di wicking dell’AGM multistrato [A.L. Ferreira, J Power Sources 78 (1999) 41-45].
Lo strato di fibre grossolane si porterà ad un’altezza limitata, ma ad un ritmo molto veloce, mentre il lato più fine porterà l’acido ad altezze maggiori, anche se lentamente. Così, i vantaggi individuali dei due tipi di fibra sono combinati. In virtù delle migliori proprietà wicking, il processo critico di riempimento iniziale delle batterie VRLA è migliorato e il problema particolare del riempimento di piastre alte con spaziatura stretta delle piastre è diminuito. L’altezza massima dopo un lungo periodo di test di wicking è risultata essere inversamente proporzionale alla dimensione dei pori. Cioè, più piccoli sono i pori, maggiore è l’altezza di assorbimento.
Le forze capillari dettano il flusso dell’elettrolito. La distribuzione delle dimensioni dei pori nei materiali attivi delle piastre positive e negative ha solo una differenza minima tra i piani dimensionali. Nelle piastre appena formate, circa l’80% della porosità consiste in pori più piccoli di 1 μm contro i pori di diametro da 10 a 24 μm nel piano z e 2 μm negli altri due piani. Quindi l’acido riempie prima le piastre (pori piccoli) (cioè, riempimento preferenziale delle piastre). Poi l’AGM viene riempito fino al volume vuoto calcolato, portando l’AGM a un livello parzialmente saturo in modo che la “spinta fuori” dell’elettrolito durante la carica possa fornire canali di gas per il trasporto di ossigeno.
Batteria AGM, confronto tra batteria AGM, allagata e al gel
| Sl No. | Proprietà | Allagato | AGM VR | VR gelificato |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Materiali attivi | Pb/PbO2/H2SO4 | Pb/PbO2/H2SO4 | Pb/PbO2/H2SO4 |
| 2 | Elettrolita (acido solforico diluito) | Inondato, in eccesso, libero | Assorbito e trattenuto dalle piastre e dal separatore AGM (absorbent Glass Mat) | Immobilizzato mediante gelificazione con polvere di silice fine |
| 3 | Spessore della piastra | Sottile - medio | Medio | Spessore |
| 4 | Numero di piastre (per la stessa capacità della batteria, stesse dimensioni) | Più | Più | Meno |
| 5 | Manutenzione | Sì | Nil | Nil |
| 6 | Fuoriuscita di acido | Sì | No | No |
| 7 | Stratificazione elettrolitica nelle cellule alte | Molto alto | Medio | Trascurabile |
| 8 | all'esterno della batteria | Diventa polveroso e spruzzato di gocce di acido | No | No |
| 9 | Livello di elettroliti | Da regolare | Non necessario | Non necessario |
| 10 | Separatore | PE o PVC o qualsiasi altro materiale polimerico | Tappetino di vetro assorbente (AGM) | PE o PVC o qualsiasi altro materiale polimerico |
| 11 | Gas evoluti durante la carica | Sfiato stoicimetrico in atmosfera | Ricombinato (ciclo interno dell'ossigeno) | Ricombinato (ciclo interno dell'ossigeno) |
| 12 | valvola di rilascio unidirezionale | Non fornito. Prese d'aria aperte | Sì. Regolato a valvola | Sì. Regolato a valvola |
| 13 | Resistenza interna | Medio | Basso | Alto |
| 14 | Sicuro DOD | 50% | 80% | 80% |
| 15 | A manovella fredda | OK | Molto buono | Non adatto |
| 16 | Scarica alta (alta potenza) | Buono | Migliore | Medio |
| 17 | Ciclismo profondo | Buono | meglio | molto buono |
| 18 | Costo | Più basso | Medio | Alto |
| 19 | Carica | Normale | Attento | Attento |
| 20 | Tensione massima di carica (batteria da 12v | 16.5 V | 14.4 V | 14.4 V |
| 21 | Modalità di carica | Qualsiasi metodo | Tensione costante (CV) o CC-CV | Tensione costante |
| 22 | Sovraccarico | Può sopportare | Non può | Non può |
| 23 | Dissipazione del calore | Molto buono | Non male | Buono |
| 24 | Ricarica veloce | Medio | Molto buono | Non consigliabile |
Misconcetti sulla batteria AGM
Ricarica e caricabatterie
Misconcezione -1
La batteria agm può essere caricata con un caricatore normale – Falso
Tutte le batterie hanno bisogno di essere caricate al banco (o a piena carica) di tanto in tanto per equilibrare lo squilibrio delle cellule.
Questo viene fatto rimuovendo la batteria dall’apparecchio e caricandola separatamente, ciò che viene generalmente chiamato carica al banco.
Batteria AGM che non tiene la carica:
Per una batteria allagata:
i. Tutte le celle di una batteria dovrebbero raggiungere la tensione uniforme di fine carica, 16,5 V per una batteria da 12 V.
ii. Tutte le celle devono emettere un gas uniforme e copioso alla fine della carica.
iii. La variazione di peso specifico nelle celle e tra le celle deve essere eliminata.
iv. Se le strutture sono disponibili, le letture del potenziale del cadmio sulle piastre positive e negative possono essere registrate. Per una piastra positiva completamente carica, la lettura del potenziale del cadmio è nell’intervallo da 2,40 a 2,45 V e per le piastre negative, i valori sono nell’intervallo da 0,2v a – 0,22v
batteria agm non in carica:
Per una batteria VRLA AGM:
i. La tensione del terminale raggiungerebbe 14,4 V (per una batteria da 12 V)
ii. La corrente alla fine della carica sarebbe di circa 2 a 4 mA per Ah (cioè, da 0,20 A a 0,4 A per una batteria da 100 Ah
Il valore della tensione di fine carica per una batteria da 12 V varia tra una batteria allagata e una VR.
La tensione massima di carica è di circa 16,5 V per una batteria allagata da 12 V, mentre è solo 14,4 V per le batterie VR (sia AGM che gel).
Se si utilizza un normale caricatore a corrente costante per caricare una batteria VR, la tensione può superare il limite di 14,4 V. Se non viene rilevato, la batteria si riscalda. Tuttavia, più tardi la batteria si riscalda e alla fine il contenitore si gonfia e può anche scoppiare se la valvola di rilascio unidirezionale non funziona correttamente. Questo perché le reazioni di ricombinazione della batteria non possono far fronte all’eccesso di ossigeno prodotto dalla corrente di carica più alta. Inerentemente, la reazione di ricombinazione è esotermica (produce calore) in natura. La corrente più alta si aggiunge al calore di questa reazione e può portare alla fuga termica.
Al contrario, la batteria allagata può andare fino a 16,5 V per una carica completa con una gassificazione copiosa senza alcun danno fino a 50ºC.
I caricatori destinati alle batterie VRLA sono caricatori controllati. Sono
a. Corrente costante-tensione costante (CC-CV)
o
b. Caricabatterie a tensione costante (CV).
Durante la ricarica, si deve selezionare la tensione adatta. Per una batteria da 12V, si può selezionare una gamma di tensione da 13,8 a 14,4 V per una carica completa. Poiché la batteria VR AGM può assorbire qualsiasi forza di corrente iniziale senza alcun danno, la corrente iniziale può essere impostata a qualsiasi livello (di solito 0,4C ampere; ma in realtà o carica rapida, fino a 5C A). Maggiore è la tensione e la corrente selezionate, minore sarà il tempo necessario per una carica completa.
Per una batteria completamente scarica, ci vorranno circa 12-24 ore per una carica completa. Nella modalità CC-CV, la corrente iniziale sarà costante per circa 3-6 ore, a seconda della scarica precedente. Se la batteria era precedentemente scaricata solo al 50%, la modalità CC funzionerà per circa 2 o 3 ore e poi passerà alla modalità CV. Se è stato scaricato al 100% in precedenza, la modalità CC funzionerà per circa 5-6 ore e poi passerà alla modalità CV
Misconcezione 2 della batteria AGM
La sostituzione della batteria AGM o al gel è uguale alla sostituzione della batteria allagata
Le batterie di capacità equivalente possono essere sostituite se lo spazio è sufficiente.
Ma i veicoli recenti (per esempio, GM) hanno un modulo sensore della batteria sul cavo negativo della batteria. Ford ha un sistema di monitoraggio della batteria (BMS). Altri produttori hanno sistemi simili. Questi sistemi richiedono una ricalibrazione con uno strumento di scansione. Questo è necessario a causa dei miglioramenti nei sistemi di produzione. Queste batterie hanno una resistenza interna inferiore grazie a separatori migliorati e a piastre più sottili con formulazioni di pasta migliorate. Se il sistema non viene ricalibrato, l’alternatore potrebbe sovraccaricare la nuova batteria e causarne il guasto subito dopo la sostituzione.
Quindi, si può installare una batteria AGM al posto di una batteria allagata OEM. Una batteria automobilistica AGM darà al veicolo più ampere di avviamento a freddo (CCA).
Il significato di una carica completa:
Per una batteria allagata:
i. Tutte le celle di una batteria dovrebbero raggiungere la tensione uniforme di fine carica, 16,5 V per una batteria da 12 V.
ii. Tutte le celle devono emettere un gas uniforme e copioso alla fine della carica.
iii. La variazione di peso specifico nelle celle e tra le celle deve essere eliminata.
iv. Se le strutture sono disponibili, le letture del potenziale del cadmio sulle piastre positive e negative possono essere registrate. Per una piastra positiva completamente carica, la lettura del potenziale del cadmio è nell’intervallo da 2,40 a 2,45 V e per le piastre negative, i valori sono nell’intervallo da 0,2v a – 0,22v
Si può caricare una batteria AGM con un caricatore normale?
Se si usa un normale caricabatterie a corrente costante per caricare la batteria AGM VR, la tensione deve essere monitorata attentamente. Può superare il limite di 14,4 V. Se non viene rilevato, la batteria si riscalda. Tuttavia, più tardi la batteria si riscalda e alla fine il contenitore si gonfia e può anche scoppiare se la valvola di rilascio unidirezionale non funziona correttamente. Questo perché le reazioni di ricombinazione della batteria non possono far fronte all’eccesso di ossigeno prodotto dalla corrente di carica più alta. Inerentemente, la reazione di ricombinazione è esotermica (produce calore) in natura. La corrente più alta aggraverà la situazione e si aggiungerà al calore di questa reazione e potrà portare alla fuga termica.
Quindi, non è consigliabile utilizzare il caricabatterie regolare per caricare le batterie AGM.
Ma, se si segue la procedura indicata di seguito o si ha il consiglio di un esperto di batterie VRLA, è possibile utilizzare il caricatore regolare con molta attenzione.
La procedura consiste nel seguire le letture della tensione terminale (TV) e registrarle a intervalli di 30 minuti. Una volta che il televisore raggiunge i 14,4 V, la corrente deve essere costantemente ridotta in modo che il televisore non vada mai oltre i 14,4 V. Quando le letture della corrente mostrano valori molto bassi (da 2 a 4 mA per Ah di capacità della batteria), la carica può essere terminata. Inoltre, i cavi di una termocoppia o di un bulbo di termometro possono essere attaccati al terminale negativo della batteria e, come per le letture della TV, anche le letture della temperatura devono essere registrate. La temperatura non deve superare i 45ºC.
Si può avviare una batteria AGM?
Sì, se i valori di tensione sono gli stessi.
La chimica della batteria allagata e della batteria AGM è la stessa. Solo che la maggior parte dell’elettrolito è assorbita nell’AGM. Quindi, l’utilizzo di una qualsiasi batteria della stessa tensione per avviare una batteria AGM per alcuni secondi non danneggerà nessuna delle due batterie.
Come posso sapere se ho una batteria AGM?
- Esaminate la parte superiore del contenitore e anche i lati per vedere qualsiasi serigrafia che indichi che si tratta di una batteria VRLA. Se non trovate nessun dispositivo accessibile all’utente scritto sulla parte superiore e un consiglio di non aggiungere acqua, allora è una batteria AGM.
- Se l’elettrolito libero è visibile dopo aver rimosso i tappi di sfiato, allora non si tratta di una batteria AGM
- La targhetta o la serigrafia sul contenitore della batteria o il manuale del proprietario possono dare una buona idea sul tipo di batteria in questione. Se non avete nessuno di questi tre, esaminate la parte superiore della batteria per qualsiasi sistema di ventilazione o qualcosa come un occhio magico. Puoi anche cercare i segni del livello dell’elettrolito sui lati del contenitore della batteria. Se vedi uno dei tre (sfiati, occhio magico e segni del livello dell’elettrolito), indica che non è una batteria AGM.
C’è un altro metodo, ma un metodo che richiede tempo. La batteria deve essere caricata completamente e dopo un periodo di inattività di 2 giorni, si misura la tensione a circuito aperto (OCV).
Se il valore OCV è compreso tra 12,50 e 12,75 V può trattarsi di una batteria allagata
Se il valore OCV è compreso tra 13,00 e 13,20 V può trattarsi di una batteria VRLA (capacità < 24 Ah)
Se il valore OCV è compreso tra 12,80 e 12,90 V può trattarsi di una batteria VRLA (capacità ≥ 24 Ah)
Queste affermazioni sono fatte partendo dal presupposto che per le batterie allagate, il peso specifico finale è circa 1,250. Per le batterie VRLA di capacità 24Ah e valori inferiori, il peso specifico finale è di circa 1,360 e per le batterie VRLA di capacità superiore, il peso specifico finale è di circa 1,300
Come faccio a sapere se la mia batteria AGM è difettosa? la batteria agm non tiene la carica
- Controllare se ci sono danni esterni, crepe e perdite o prodotti di corrosione. Se trovate qualcuno di questi, la batteria è BAD
- Misurare l’OCV della batteria. Se mostra un valore inferiore a 11,5 V, molto probabilmente, è BAD. Ma prima di questo, vedi se riesci a scoprire la data di spedizione o di fornitura. Se la batteria è più vecchia di 3 o 4 anni, si può supporre che sia BAD.
- Ora, la batteria deve essere controllata per l’accettazione della carica utilizzando un caricatore la cui uscita di tensione continua è da 20 a 24 V o più (per una batteria da 12 V). Caricate la batteria per un’ora, date un periodo di riposo di 15 minuti e ora misurate l’OCV. Se è aumentato, allora continuate la carica per 24 ore con un metodo a tensione costante, prendendo tutte le precauzioni necessarie per una carica della batteria VR. Dopo aver dato un periodo di riposo di 2 ore, testare la capacità della batteria utilizzando qualsiasi apparecchio (ad esempio, una lampadina DC adatta, un inverter, una lampada di emergenza, un UPS per un PC, ecc.) Se la batteria è in grado di fornire l’80% o più di capacità, la batteria è BUONA.
- Se l’OCV non aumenta dopo 1 ora di carica, significa che la batteria non può mantenere la carica. La batteria può essere etichettata come BAD.
Vale la pena di usare una batteria AGM? perché la batteria agm è migliore?
Sì.
Anche se il costo della batteria è un po’ più alto, la manutenzione richiesta per AGM è quasi nulla. Non c’è bisogno di rabbocchi, non è richiesta la pulizia dei terminali corrosi, meno cariche di equalizzazione, ecc; il costo operativo per tutta la vita di una batteria AGM è molto basso, portando il costo della batteria AGM VR a un livello pari a quello delle batterie allagate.
Questo è particolarmente vantaggioso quando il luogo è inaccessibile in una zona remota e incustodita.
Una batteria AGM ha bisogno di essere ventilata? Una batteria AGM ha bisogno di essere ventilata
In caso di sovraccarico abusivo, le valvole di rilascio unidirezionali a bassa pressione inserite nei coperchi delle batterie VRLA si aprono e si richiudono dopo aver rilasciato l’eccesso di pressione. Quindi, non c’è bisogno di ventilare la batteria VRLA.
In caso di malfunzionamento della valvola, l’eccesso di pressione non può essere rilasciato sollevando. Se la valvola non si richiude, allora anche le celle saranno aperte all’atmosfera e il materiale negativo attivo (NAM) si scaricherà, con conseguente solfatazione, carica insufficiente e riduzione della capacità della batteria.
Posso caricare di mantenimento una batteria AGM?
Sì.
In realtà la batteria AGM è sotto carica float nella maggior parte degli UPS/alimentazione di emergenza. Quando le batterie sono fluttuanti a 2,25-2,3 V per cella, una piccola corrente di mantenimento scorre sempre attraverso la batteria per mantenerla in una condizione di carica completa.
Nel caso in cui un gran numero di batterie sia in stock, allora anche ogni singola batteria può essere tenuta sotto carica di mantenimento.
Con una tipica tensione di carica flottante di 2,25 V per cella, la corrente flottante è da 100 a 400 mA per 100 Ah per le batterie VR AGM. Rispetto alla corrente di galleggiamento di equilibrio di una batteria allagata di 14 mA per 100 Ah, la maggiore corrente di galleggiamento della batteria VR è dovuta all’effetto del ciclo dell’ossigeno.
[R.F. Nelson in Rand, D.A.J; Moseley, P.T; Garche. J; Parker, C.D.(Eds.) Valve-Regulated Lead- Acid Batteries, Elsevier, New York, 2004, pp. 258].
Quando è morta la batteria agm? Si può caricare una batteria AGM morta? si può rianimare una batteria agm morta
Si. Possiamo dire definitivamente solo dopo aver caricato la batteria per qualche tempo. Dipende anche dall’età della batteria.
La batteria AGM morta ha una resistenza interna molto alta. Per superare questa alta resistenza interna, è necessario un caricabatterie che può fornire 4 V per cella in uscita DC, con un amperometro digitale e un voltmetro digitale.
Durante la carica di una batteria AGM morta, per cominciare, la tensione terminale (TV) sarà molto alta (fino a 18-20 V per una batteria da 12 V) e la corrente quasi nulla. Se la batteria è in grado di rivivere, la TV scenderà lentamente (quasi a 12 V) e l’amperometro simultaneamente comincerà a mostrare una certa corrente. Questo indica che la batteria si anima. La TV comincerà lentamente ad aumentare ora e la carica sarà continuata e terminata nel solito modo.
Un modo non convenzionale è quello di rimuovere con attenzione le valvole di sfiato e aggiungere un po’ d’acqua alla volta fino a quando non si vede qualche goccia d’acqua in eccesso. Ora, senza sostituire le valvole, caricate la batteria con una modalità a corrente costante (C/10 ampere) fino a che la tensione del terminale vada a valori superiori a 15 V (ricordate, non abbiamo chiuso le valvole). Dare un piccolo periodo di riposo e scaricare la batteria attraverso una resistenza o una lampadina adatta. Misurare il tempo di scarica per raggiungere 10,5 V nel caso di una batteria da 12 V). Se sta erogando più dell’80% della capacità, viene rianimato. Si prega di prendere precauzioni per la sicurezza personale in ogni momento.
Che tensione ha una batteria AGM completamente carica? batteria agm scarica - batteria agm bassa tensione
Una batteria completamente carica in funzionamento ciclico avrà una tensione terminale (TV) di 14,4 V (per le batterie da 12V). Dopo circa 48 ore di riposo, la TV si stabilizzerà a 13,2V (se il peso specifico per il riempimento iniziale era 1,360) (1,360 + 0,84 = 2,20 per cella. Per una batteria da 12V, OCV = 2,2 *6= 13,2V). Se la capacità della batteria è superiore a 24Ah, il peso specifico sarà di 1,300. Quindi l’OCV stabilizzato sarà 12,84V
Qual è la massima tensione di carica per una batteria AGM da 12 volt?
Le batterie AGM destinate al funzionamento ciclico devono essere caricate in modalità a potenziale costante o a tensione costante (modalità CV), a 14,4-14,5 V con una corrente iniziale normalmente limitata a 0,25 C ampere (cioè, 25 ampere per una batteria da 100 Ah) Alcuni produttori consentono fino a 14,9 V con una corrente iniziale limitata a 0,4 C per l’uso ciclico (cioè, 40 ampere per una batteria da 100 Ah). [panasonic-batterie-vrla-per-professionisti_interattivo marzo 2017, p.22]
Cosa causa il fallimento delle batterie AGM?
Le batterie VRLA (Valve-regulated lead-acid) sono state proposte come fonti di energia per diverse applicazioni a causa delle loro buone prestazioni di potenza e del loro basso prezzo. Sono anche eminentemente adatti per applicazioni con galleggianti. Sfortunatamente, però, l’utilizzo intensivo della massa attiva positiva (in particolare ad alti tassi di scarica) causa l’ammorbidimento di questo materiale e, quindi, riduce la durata del ciclo della batteria. Inoltre, la crescita della rete e la corrosione della rete, la perdita d’acqua e la solfatazione dovuta alla stratificazione e alla carica insufficiente sono alcuni dei meccanismi di fallimento. La maggior parte dei fallimenti sono associati a piastre positive.
Corrosione, crescita della griglia e espansione e rammollimento del materiale attivo positivo
Nel funzionamento delle batterie, la tendenza alla crescita delle griglie positive è evidente durante le cariche e le scariche ripetitive, il che causa la crescita orizzontale e verticale delle griglie. Le griglie si corrodono durante tutta la vita della batteria. Come risultato di questa crescita della rete, il contatto tra il PAM e la rete si perde, con conseguente decadimento della capacità.
La crescita della griglia può causare un cortocircuito interno tra la piastra positiva e la cinghia negativa della cella. Continuare la carica di un banco di celle/batterie con una o due celle in cortocircuito aggraverà l’aumento di temperatura e porterà alla fuga termica.
Essiccazione (perdita d'acqua) e fuga termica nelle batterie
L’essiccazione è un problema anche per le batterie AGM. Questo è dovuto alla carica con una tensione inappropriatamente più alta, combinata con una temperatura più alta. A causa dell’essiccazione, il tasso di reazione di ricombinazione è aumentato e il conseguente aumento della temperatura aggrava la situazione, portando alla fuga termica.
Un’altra causa è il malfunzionamento della valvola. Se non si chiude bene dopo l’apertura, l’ossigeno atmosferico (aria) entra nella cella e ossida il NAM con conseguente solfatazione. I gas saranno espulsi e si asciugheranno. L’asciugatura permette alla ricombinazione dell’ossigeno di procedere ad un’alta
con conseguente aumento della temperatura.
Stratificazione dell'acido nella batteria AGM
La tendenza dell’elettrolito dell’acido solforico ad aumentare di densità man mano che si scende nella profondità di una cella alta è conosciuta come stratificazione. I gradienti di concentrazione (“stratificazione acida”) si verificano facilmente nell’elettrolita delle cellule inondate. Quando le celle vengono caricate, l’acido solforico viene prodotto ad un’alta
adiacente alla superficie della piastra e affonda alla base della cella perché ha una densità relativa più alta del resto dell’elettrolita. Se non viene corretta, questa situazione porterà a un utilizzo non uniforme del materiale attivo (con una capacità ridotta), una corrosione locale aggravata e, di conseguenza, una vita della cella ridotta.
Le celle allagate sono periodicamente impostate per produrre gas durante la carica, che agita l’elettrolito e supera questi problemi. L’immobilizzazione dell’elettrolita in una cella VRLA con un separatore AGM riduce la tendenza alla stratificazione dell’acido, ma elimina anche il possibile rimedio al problema, poiché la gassificazione non è un’opzione. Un elettrolita gelificato elimina praticamente gli effetti di stratificazione perché le molecole di acido immobilizzate nel gel non sono libere di muoversi sotto l’influenza della gravità.
Perdite dovute a difetti di fabbricazione nella batteria AGM
Un design o una lavorazione inadeguati possono causare perdite dal coperchio alla guarnizione del montante. Anche le guarnizioni del coperchio del contenitore possono perdere. (Difetti di fabbricazione). Una selezione mancante o impropria o il malfunzionamento delle valvole possono anche provocare perdite di gas nell’atmosfera. La mancata chiusura dopo l’apertura delle valvole può provocare un’asciugatura accelerata e una perdita di capacità.
I danni meccanici possono causare la fuoriuscita di cellule che porta a un fallimento simile a quello del pilastro per coprire le perdite. La crescita della griglia può produrre crepe nel contenitore. Un leggero film acido può formarsi intorno alla crepa a causa dell’azione capillare. Se il film acido è in contatto con componenti metallici non isolati, la corrente di guasto a terra potrebbe portare a una fuga termica o addirittura a un incendio [panasonic-batteries-vrla-for-professionals_interactive March 2017, p. 25].
Corrosione del gruppo negativo nelle batterie AGM
La connessione della barra del gruppo ai capicorda della piastra può diventare corrosa ed eventualmente scollegarsi. La lega della barra del gruppo deve essere specificata correttamente e la connessione tra la barra del gruppo e le alette della piastra deve essere fatta con cura, specialmente se si tratta di un’operazione manuale.
Cosa dovrebbe leggere una batteria AGM da 12 volt quando è completamente carica?
Durante la carica e alla fine o vicino alla fine della carica, la tensione terminale (TV) può leggere 14,4 per una carica completa.
La tensione a circuito aperto (OCV) diminuirà lentamente e si stabilizzerà dopo circa 48 ore all’OCV nominale. Rated, nel senso che l’OCV dipende dal peso specifico dell’elettrolita originariamente utilizzato.
OCV della batteria = 13,2V se il peso specifico utilizzato è 1,360. Se il peso specifico è 1,300 l’OCV sarà 12,84V
Si può mettere una batteria AGM in qualsiasi auto?
Sì. A condizione che le capacità siano le stesse e che la scatola della batteria possa accogliere la nuova batteria.
È meglio monitorare la tensione terminale (TV) mentre viene caricata dall’alternatore per alcune ore in una condizione di carica completa. La TV non dovrebbe superare i 14,4 V. Allora va bene usare quella batteria in quel particolare veicolo.
Se si tratta di un modello recente di auto nuova, la batteria richiede una ricalibrazione con uno strumento di scansione.
Perché le batterie AGM sono così costose?
La batteria AGM è più costosa delle batterie allagate ma meno costosa delle batterie al gel.
Le seguenti ragioni contribuiscono al costo più elevato:
i. Purezza del materiale.
(a) Tutti i materiali che entrano nella batteria AGM sono più costosi. La lega piombo-calcio è più costosa delle leghe convenzionali a basso contenuto di antimonio. Questa lega è preferibilmente fatta di piombo primario. Il componente di stagno nella lega della griglia positiva è l’elemento più costoso. Lo stagno viene aggiunto da 0,7 a 1,5 % nella lega della griglia positiva. Il tasso di mercato indiano per lo stagno nel maggio 2020 era di Rs.1650 (LME 17545 USD per tonnellata il 10-7-2020).
(b) L’ossido è fatto preferibilmente con piombo primario 4Nines (99,99%), il che aumenta il costo.
(c) AGM è più costoso.
(d) L’acido per la preparazione dell’elettrolita e per altri processi è più puro di quello usato nelle batterie convenzionali.
(e) La plastica ABS è più costosa.
(f) Le valvole devono essere controllate singolarmente per le loro prestazioni.
(g) La lega COS è anche costosa
ii. Costo di elaborazione
(a) Per l’assemblaggio delle celle vengono impiegati speciali strumenti di compressione.
(b) È necessario un riempimento acido accurato e refrigerato
(c) La batteria AGM sono ciclati alcune volte prima della spedizione
(d) La zona di montaggio deve essere mantenuta libera da polvere per mantenere il tasso di autoscarica a un livello basso.
Queste sono le cause del maggior costo della batteria AGM.
La batteria AGM è migliore delle celle al piombo?
Sì.
i. La batteria AGM non è a tenuta stagna. Non c’è bisogno di rabboccare con acqua ogni tanto.
ii. Sono più resistenti alle vibrazioni. Questo è particolarmente utile in applicazioni come le barche a rimorchio e dove le strade sono sconnesse con diverse buche.
iii. Dato che le batterie AGM utilizzano leghe pure e materiali puri, si comportano male per quanto riguarda l’autoscarica. Queste batterie possono essere lasciate incustodite per un tempo più lungo rispetto alle batterie allagate.
iv. Le batterie AGM possono essere collocate in una parte più fredda dell’auto (invece di montarle nel caldo vano motore), riducendo così la temperatura di funzionamento della batteria.
v. Il costo di manutenzione della batteria AGM è inferiore e calcolato su tutta la vita della batteria, il costo iniziale più elevato è compensato da questo risparmio.
vi. La batteria AGM può accettare una corrente di carica più alta a causa della loro minore resistenza interna)
Una batteria a ciclo profondo è una batteria AGM?
Tutte le batterie a ciclo profondo non devono necessariamente essere batterie AGM.
Una batteria a ciclo profondo può essere qualsiasi tipo di batteria come quella al piombo o agli ioni di litio o qualsiasi altra chimica.
Cos'è una batteria a ciclo profondo?
Una batteria a ciclo profondo può fornire ogni volta circa l’80% della sua capacità nominale durante la sua vita utile. La batteria richiede di essere ricaricata ogni volta dopo essere stata scaricata.
La maggior parte delle persone che cercano di comprare delle batterie finiscono con una batteria al piombo per auto, perché è la più economica disponibile. Se un cliente vuole una batteria per cicli ripetitivi, deve cercare una batteria adatta per l’applicazione ciclica.
Una batteria AGM con un’etichetta di “batteria a ciclo profondo” è sicuramente una batteria a ciclo profondo. Queste batterie hanno invariabilmente piastre più spesse di quelle delle batterie per automobili.
Quanti volt dovrebbe leggere una batteria da 12 volt?
Una batteria da 12 volt dovrebbe leggere più di12V se è in buone condizioni.
La tabella seguente fornisce alcuni valori:
| N. Sl | Tipo di batteria | Tensione a circuito aperto (V) | Osservazioni |
|---|---|---|---|
| 1 | Automotive | 12.40 a 12.60 | Condizione di piena carica |
| 2 | Automotive | 12 | Condizione completamente scarica |
| 3 | Batterie AGM | 13,0 a 13,2 | Batterie con capacità ≤ 24Ah. Condizione di piena carica |
| 4 | Batterie AGM | Da 12,7 a 12,8 | Batterie con capacità ≥ 24Ah Condizione di piena carica |
| 5 | Batterie VR gelificate | Da 12,7 a 12,8 | Condizione di piena carica |
| 6 | Batterie AGM/Batterie a gelatina | 12.0 | Condizioni completamente scariche |
| 7 | Batterie dell'inverter | Da 12,4 a 12,6 | Condizione di piena carica |
| 8 | Batterie dell'inverter | 12 | Condizione completamente scarica |
Quanto si può scaricare una batteria AGM?
Come nel caso di qualsiasi altra batteria, una batteria AGM da 12V può essere scaricata fino a 10,5V (1,75 V per cella) a basse correnti (fino a 3 ore) e per tassi di scarica più elevati fino a 9,6V (1,6 V per cella). Un’ulteriore scarica farà scendere la tensione del terminale molto velocemente. Nessuna energia significativa può essere ottenuta oltre questi valori di tensione finale.
Quanti volt dovrebbe avere una batteria AGM completamente carica?
Una batteria completamente carica (sotto
funzionamento ciclico
) avrà una TV di 14,4 V (per batterie da 12 V). Dopo circa 48 ore di riposo, la TV si stabilizzerà a 13,2 ± 0,5 V (se il peso specifico per il riempimento iniziale era 1,360, di solito per batterie AGM con capacità £ 24 Ah) (1,360 + 0,84 = 2,20 per cella. Per una batteria da 12 V, OCV = 2,2 *6= 13,2 V).
Se la capacità della batteria è superiore a 24 Ah, il peso specifico sarà di 1,300. Quindi l’OCV stabilizzato sarà 12,84 ± 0,5 V.
Le batterie a galleggiamento avranno
tensione di carica del galleggiante
da 2,25 a 2,3 V per cella (da 13,5 a 13,8 V per una batteria da 12 V). I valori di tensione stabilizzati saranno quelli indicati sopra. Invariabilmente sarebbe 12,84 ± 0,5 V.
Una batteria AGM può esplodere?
Sì, alcune volte.
Non ci sono pericoli di esplosione perché la gassificazione è molto limitata. Anche così, la maggior parte delle batterie VRLA sono state dotate di sfiati antideflagranti per la protezione contro l’esplosione in caso di abuso da parte dell’utente
Se la batteria viene caricata abusivamente o se il componente di carica di un inverter/UPS non funziona correttamente, la corrente di carica porterà la batteria in condizioni di fuga termica e la batteria potrebbe esplodere.
Se anche i terminali sono in cortocircuito (uso abusivo di una batteria), la batteria può esplodere. Se c’è una crepa o un’unione impropria di parti durante la combustione del piombo (“saldature a freddo”), questa crepa sarà una causa dell’incendio e la batteria può esplodere come risultato.
La causa principale di un’esplosione all’interno o vicino a una batteria è la creazione di una “scintilla”. Una scintilla può causare un’esplosione se la concentrazione di idrogeno gassoso nella batteria o nelle sue vicinanze è di circa il 2,5-4,0% in volume. Il limite inferiore per la miscela esplosiva di idrogeno in aria è del 4,1%, ma, per motivi di sicurezza, l’idrogeno non dovrebbe superare il 2%. Il limite superiore è il 74%. Un’esplosione pesante avviene con violenza quando la miscela contiene 2 parti di idrogeno per 1 di ossigeno. Questa condizione prevale quando una batteria allagata viene sovraccaricata con tappi di sfiato ben avvitati al coperchio.
Come si carica la batteria AGM?
Tutte le batterie VRLA devono essere caricate con uno dei due metodi seguenti:
a. Metodo a corrente costante e tensione costante (CC-CV)
b. Metodo a tensione costante (CV)
Se la tensione di carica tramite CV è di 2,45 V per cella, la corrente (0,4C A) rimarrà costante per circa un’ora, per poi cominciare a diminuire e stabilizzarsi a circa 4 mA/ Ah dopo circa 5 ore. Se la tensione di carica è di 2,3 V per cella, la corrente (0,3C A) rimarrà costante per circa due ore, per poi cominciare a diminuire e stabilizzarsi a pochi mA dopo circa 6 ore.
Allo stesso modo, la durata per cui la corrente rimarrà costante dipende dalla corrente iniziale, come 0.1C A, 0.2C A, 0.3C A e 0.4C A e anche dalla tensione di carica, come 2.25 V, 2.30 V, 2.35, 2.40 Vans 2.45 V. Più alta è la corrente o la tensione iniziale, minore sarà il tempo di permanenza in quel livello di corrente.
Inoltre, il tempo per una carica completa sarà inferiore se la corrente o la tensione selezionata è più alta.
La batteria VRLA non limita la corrente iniziale; quindi la corrente iniziale più alta accorcerà il tempo richiesto per una carica completa.
Nella carica CC le tensioni non sono di solito controllate. Quindi il pericolo che le celle rimangano per un tempo apprezzabile ad alte tensioni è possibile. Poi può verificarsi la gassificazione e la corrosione della griglia. D’altra parte, il modo di carica CC assicura che tutte le celle saranno in grado di raggiungere la ricarica completa su ogni ciclo o durante la carica float. Il sovraccarico è possibile durante la carica CC. D’altra parte, la sottocarica è il pericolo principale con le modalità CV
Pro e contro della batteria AGM
Vantaggi e svantaggi
VANTAGGI:
1 Le batterie AGM sono eminentemente adatte a drenaggi di alta potenza a causa della loro bassa resistenza interna e in luoghi dove l’odioso fumo e gli spruzzi di acido sono proibiti.
2 Le batterie AGM non sono soggette a perdite e non richiedono l’aggiunta di acqua periodicamente. Sono quindi esenti da manutenzione in questo senso.
3 La batteria AGM può essere usata sui loro lati, tranne che a testa in giù. Questo è un vantaggio nel montaggio all’interno dell’apparecchio
4 La batteria AGM può essere montata ovunque in un’auto, non necessariamente nel vano motore.
5 Le batterie AGM sono altamente resistenti alle vibrazioni a causa del loro metodo di fabbricazione con AGM e compressione. Perciò è eccellente per le barche che navigano in mare e in luoghi dove le strade sono famose per le buche, i saliscendi.
6 La batteria AGM ha una vita più lunga rispetto alle batterie allagate. Le piastre sono relativamente più spesse. Piastre più spesse significano maggiore durata. L’utente non può manomettere la batteria o il suo elettrolito e aggiungere impurità e causare così un guasto prematuro.
7 Poiché le batterie AGM sono fatte con materiali molto puri in un’atmosfera pulita, il tasso di autoscarica è molto basso. Il tasso per la batteria AGM è di 0,1 % al giorno mentre è quasi 10 volte per una batteria allagata. Quindi, le batterie destinate a una lunga conservazione hanno bisogno di ricariche meno frequenti. La perdita è solo del 30% dopo 12 mesi se conservato a 25ºC e a 10ºC è solo del 10% %.
8 A causa della stratificazione trascurabile, sono necessari meno oneri di perequazione.
9 L’evoluzione del gas idrogeno durante il galleggiamento è ridotta di un fattore 10 nel caso della batteria AGM. La ventilazione del locale batterie può essere ridotta di un fattore 5 secondo la norma di sicurezza EN 50 272-2.
10 Non è necessario proteggere dall’acido il pavimento e le altre superfici del locale batterie.
SVANTAGGI:
1. Gli svantaggi sono minimi. Il costo della batteria è relativamente più alto.
2. Se viene caricata abusivamente o se il caricatore non funziona correttamente, la batteria può gonfiarsi, scoppiare o a volte esplodere.
3. Nel caso di applicazioni SPV, le batterie AGM non sono efficienti al 100%. Una parte dell’energia si perde nel processo di carica-scarica. Sono efficienti all’80-85%. Possiamo spiegarlo nelle seguenti linee: Consideriamo che un pannello SPV produce 1000 Wh di energia, la batteria AGM sarebbe in grado di immagazzinare solo 850Wh a causa dell’inefficienza di cui sopra.
4. L’ingresso di ossigeno attraverso perdite nel contenitore, nel coperchio o nella boccola del polo scarica la piastra negativa.
5. La polarizzazione della piastra negativa è ridotta a causa della ricombinazione dell’ossigeno sulla piastra negativa. In progetti di celle improprie, la polarizzazione negativa viene persa e la piastra negativa si scarica, anche se la tensione di galleggiamento è superiore al circuito aperto.
6. Per evitare l’essiccazione, la temperatura massima di funzionamento è ridotta da 55°C a 45°C.
7. Le celle VRLA non permettono le stesse possibilità di ispezione come la misurazione della densità dell’acido e l’ispezione visiva, quindi la consapevolezza di una batteria perfettamente funzionante è ridotta
Le batterie AGM richiedono manutenzione?
No. Ma, richiedono una carica di rinfresco se tenuti inutilizzati. Le batterie possono essere tenute inattive per un massimo di 10-12 mesi a temperature normali. A temperature più basse, la perdita sarà molto minore.
Come si mantiene una batteria AGM?
Normalmente, non c’è bisogno di manutenzione della batteria AGM. Anche se i produttori di VRLAB dichiarano che non c’è bisogno di equalizzare la carica durante l’operazione di carica flottante, per ottenere una maggiore durata dalla batteria, è meglio caricare al banco le batterie una volta ogni 6 mesi (batterie più vecchie di 2 anni) o 12 mesi (batterie nuove). Questo è per equalizzare tutte le celle e portarle allo stesso stato di carica (SOC).
È necessario caricare una nuova batteria AGM?
In generale, tutte le batterie perdono capacità a causa dell’autoscarica durante lo stoccaggio e il trasporto. Quindi è consigliabile dare una carica rinfrescante per alcune ore a seconda del tempo trascorso tra la data di fabbricazione e l’installazione/messa in servizio. Le celle da 2 V possono essere caricate a 2,3 – 2,4 V per cella fino a quando la tensione del terminale legge i valori impostati e la mantiene a questo livello per 2 ore.
Le batterie AGM sono più sicure?
Le batterie AGM (e le batterie al gel) sono molto più sicure delle batterie allagate. Non sono infiammabili e non emettono idrogeno gassoso (se caricate correttamente seguendo le istruzioni del produttore). Se per caricare la batteria AGM si usa un caricabatterie normale o normale, bisogna fare attenzione a non far andare la temperatura oltre i 50ºC e la tensione del terminale oltre i 14,4 V (per una batteria da 12V).
Qual è la tensione di galleggiamento per la batteria AGM?
La maggior parte dei produttori specifica da 2,25 a 2,30 V per cella con una compensazione di temperatura di – 3 mV/cella (il punto di riferimento è 25ºC).
Per le batterie cicliche, la tensione di carica in modalità CV è da 2,40 a 2,45 per cella (da 14,4 a 14,7 V per le batterie da 12V).
Ad una tipica tensione di carica flottante di 2,25 V per cella, la batteria VRLA ha una corrente flottante di 45 mA per 100 Ah a causa dell’effetto del ciclo dell’ossigeno, con un input energetico equivalente di 101,3 mW (2,25*45). Nella batteria allagata equivalente, la corrente di galleggiamento è di 14 mA per 100 Ah, che corrisponde a un input di energia di 31,5 mW (2,25V*14 mA).
Così la corrente di galleggiamento del VRLA è più di tre volte.
Crediti: [R.F. Nelson in Rand, D.A.J; Moseley, P.T; Garche. J; Parker, C.D.(Eds.) Valve-Regulated Lead- Acid Batteries, Elsevier, New York, 2004, pp. 258].
Posso usare un caricabatterie di mantenimento su una batteria AGM?
Sì. Cos’è una carica di mantenimento? È il metodo per dare una carica continua usando una piccola corrente. Questo serve a compensare l’autoscarica della batteria AGM quando non è collegata a nessun carico.
Questo è stato un articolo inaspettatamente lungo! Spero che vi sia piaciuto!
