Termini e definizioni della batteria
Tuffiamoci subito!
Il seguente riassunto è una versione breve dei termini di batteria usati nei rapporti quotidiani con le batterie e la tecnologia delle batterie. Non è completo ed è progettato per fornire ai profani una comprensione di base dei termini delle batterie. Dovrebbe permettere ai non esperti di capire le informazioni fornite dai produttori e dai venditori di batterie per facilitare la fiducia nelle discussioni con queste organizzazioni quando si fanno acquisti di batterie.
Termini relativi alla batteria
- AC
La corrente alternata è la condizione in cui il movimento della carica elettrica in un conduttore è periodicamente invertito. - Acido
Una sostanza chimica che può rilasciare ioni di idrogeno quando viene mescolata con l’acqua. L’acido solforico, H2SO4, è usato in una batteria al piombo come elettrolita. - Accumulatore
Una batteria o cella ricaricabile. - Materiale attivo
Le sostanze chimiche in una batteria che producono e immagazzinano elettroni all’interno di una cella elettrochimica per essere rilasciati come energia elettrica. Il materiale attivo reagisce con l’elettrolita durante la scarica per fornire elettroni di valenza dalle reazioni di ossidazione e riduzione che avvengono agli elettrodi positivi e negativi
- AGM (Mat di vetro assorbente)
È un termine spesso applicato a un tipo di batteria al piombo-acido ricombinante sigillata che utilizza un materiale separatore non tessuto composto quasi interamente da microfibre di vetro che assorbe e trattiene l’elettrolito tra le piastre in una cella. L’AGM è in realtà il tappetino di vetro nella cella che è altamente compresso per garantire che assorba la giusta quantità di acido e mantenga la pressione sul materiale attivo per evitare la perdita di contatto tra l’AM e le griglie della piastra. - Ampere (Amp, A)
L’unità di misura del flusso di elettroni attraverso un circuito. 1 ampere = 1 coulomb al secondo.
- Ampere-ora (Amp-hrs, Ah): Un’unità di misura per la capacità di stoccaggio elettrico di una batteria, ottenuta moltiplicando la corrente in ampere per il tempo in ore di scarica. (Esempio: Una batteria che eroga 5 ampere per 20 ore eroga 5 ampere x 20 ore = 100 ampere-ora di capacità).
- Anodo: L’elettrodo negativo di una cella. L’anodo perde elettroni durante la scarica (ossidazione) e guadagna elettroni durante la carica (riduzione).
- Batteria: Una o più celle elettrochimiche collegate elettricamente in serie o in parallelo da connessioni intercellulari.
- BMS: Sistema elettronico che monitora un pacco batterie per massimizzarne la vita e proteggerlo dai danni dovuti a fattori come la sovra e sottocarica, lo squilibrio delle singole celle e le variazioni estreme di temperatura. Il pacco batteria dovrebbe anche fornire una funzione di sicurezza e permettere la comunicazione con altri dispositivi.
- Carica di spinta: Una o più brevi cariche veloci aggiuntive applicate a una batteria, normalmente durante un ciclo di servizio, per assicurare che essa completi il suo compito di applicazione.
- Gruppo BCI: Il Battery Council International (BCI) Group Number identifica una batteria in base alle sue caratteristiche fisiche ed elettriche. Le dimensioni (L x W x H), la tensione, la polarità della disposizione dei terminali, la forma e il tipo di terminale. Questa caratterizzazione permette all’acquirente di identificare una batteria adatta al suo veicolo.
- Capacità: La capacità di una batteria è specificata come il numero di ampere-ora che la batteria fornirà ad un tasso di scarica e ad una temperatura specifici. La capacità di una batteria non è un valore costante e si vede diminuire con l’aumentare del tasso di scarica. La capacità di una batteria è influenzata da una serie di fattori come il peso del materiale attivo, la densità del materiale attivo, l’adesione del materiale attivo alla griglia, il numero, il design e le dimensioni delle piastre, la distanza tra le piastre, il design dei separatori, il peso specifico e la quantità di materiale disponibile elettrolita, leghe di rete, tensione limite finale, tasso di scarica, temperatura, resistenza interna ed esterna, età e storia di vita della batteria.
- Catodo: l’elettrodo positivo di una cella. Il catodo guadagna elettroni durante la scarica (riduzione) e perde elettroni durante la carica (ossidazione).
- Cella: abbreviazione di una cella elettrochimica. Questo consiste in due materiali dissimili, di solito metalli all’interno di un elettrolita conduttore ionico. I metalli dissimili forniscono una differenza di potenziale basata sulla loro posizione nella tabella elettrochimica. Questa differenza produce un EMF o tensione di cella singola che definisce la tensione delle batterie. Per il nichel-cadmio è di 1,2 V per cella e per il piombo-acido è di 2 volt.
- Accettazione della carica: La capacità di una batteria di accettare e immagazzinare energia sotto determinati parametri esterni come tempo, temperatura, stato di carica, tensione di carica o storia della batteria. È generalmente legato alla resistenza interna delle batterie e alla loro capacità.
- Ampere di avviamento a freddo (CCA): Questa è una valutazione data alle batterie 12V Starter Lighting Ignition (SLI) per mostrare la loro capacità di avviare un motore a freddo. È definito come il numero di ampere che può essere rimosso da una nuova batteria completamente carica a -180C per 30 secondi mantenendo una tensione superiore a 7,2 volt.
- Caricabatterie: Un dispositivo per fornire energia elettrica a una batteria quando è in condizione di scarica.
- Conduttanza: La facilità con cui la corrente elettrica scorre attraverso una sostanza. Nelle equazioni, la conduttanza è simboleggiata dalla lettera maiuscola G. L’unità standard della conduttanza è il siemens (abbreviato S), precedentemente noto come mho che è il reciproco della resistenza (ohm)
- Contenitore: La scatola che contiene i componenti della cella o della batteria. Deve essere inerte all’elettrolita utilizzato e il più possibile resistente agli urti.
- Corrosione: La reazione chimica o elettrochimica di un materiale e il suo ambiente in cui il materiale di solito un metallo produce un composto come prodotto della reazione. Nei metalli, è determinata dalla reazione di ossidazione (perdita di elettroni) che risulta in un composto metallico, ad esempio Pb che si scarica a PbSO4 in presenza di acido solforico.
- Corrente: Qualsiasi movimento di portatori di carica elettrica, come particelle cariche subatomiche (per esempio, elettroni con carica negativa, protoni con carica positiva), ioni (atomi che hanno perso o guadagnato uno o più elettroni), o buchi (carenze di elettroni che possono essere considerati come particelle positive). La corrente elettrica in un filo, dove i portatori di carica sono gli elettroni, è una misura della quantità di carica che passa in qualsiasi punto del filo per unità di tempo.
- Ciclo: In termini di batteria, un ciclo è una sequenza completa di una scarica da una condizione completamente carica più una ricarica completa a una condizione completamente carica.
- Durata del ciclo: Il numero di cicli di carica-scarica definiti che una batteria può completare fino a quando la sua tensione di scarica raggiunge un valore minimo stabilito. i parametri della profondità di scarica, il tasso di scarica e di ricarica, le impostazioni di tensione per la carica e la scarica più la temperatura sono normalmente definiti per descrivere la natura di un test di durata del ciclo. Il numero di cicli che una batteria completerà dipende da molti fattori oltre ai parametri di prova impostati. I fattori tipici sono il design delle batterie, la loro chimica e i materiali di costruzione.
- Scarica profonda: Si tratta di una scarica con una corrente che mette una batteria in uno stato in cui la tensione è il minimo raccomandato dal produttore per un particolare tasso di scarica. Per esempio, una batteria da trazione al piombo-acido verrebbe scaricata a 1,7 volt per cella in un periodo di 5 ore sarebbe scaricata al 100% con un tasso di C5.
- Batteria a ciclo profondo: Una batteria che è progettata per dare il massimo numero di cicli quando viene scaricata alla tensione minima raccomandata dal produttore per un particolare tasso di scarica.
- Scarico: Quando una batteria è collegata a un carico e fornisce una corrente, si dice che si sta scaricando.
Ancora più termini tecnici della batteria!
- Elettrolita: Una batteria elettrochimica richiede un mezzo conduttore per il trasferimento di ioni per consentire la carica e la scarica degli elettrodi positivi e negativi.
In una batteria al piombo, l’elettrolita è acido solforico diluito con acqua. È un conduttore che fornisce acqua e solfato per la reazione elettrochimica:
PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O.
In una batteria agli ioni di litio, l’elettrolita non reagisce con gli elettrodi, ma trasferisce semplicemente ioni Li+ dal catodo all’anodo quando si carica e dall’anodo al catodo quando si scarica.
- Tester elettronico: Un dispositivo elettronico che valuta la condizione di una batteria attraverso una misura resistiva o di impedenza che può includere resistenza ohmica, capacità, conduttanza metallica e ionica. Spesso questi dispositivi utilizzano impulsi ad alta frequenza e assorbono basse correnti.
- Elemento: Un insieme di piastre positive e negative assemblate con separatori tra le piastre.
- Carica di equalizzazione: Il processo di assicurare che tutte le celle di una batteria siano in uno stato di carica completa. L’elettrolito di ogni cella deve anche essere di densità uniforme e senza stratificazioni. Questo è normalmente un processo effettuato in installazioni collegate a più batterie, dove il sottocarico o lo scarico frequente impedisce alle singole batterie o celle di raggiungere lo stesso stato di carica. La corrente di carica è di solito bassa e il periodo di tempo può essere fino a diversi giorni.
- Formazione: Nella produzione di batterie, la formazione è il processo di carica della batteria per la prima volta. Elettrochimicamente, la formazione cambia la pasta di ossido di piombo sulle griglie positive in biossido di piombo e la pasta di ossido di piombo sulle griglie negative in piombo spugnoso metallico.
- GEL: Il nome spesso applicato all’elettrolita di una batteria al piombo-acido che è stato mescolato con un agente chimico per produrre una struttura non liquida immobilizzata. Questo può essere fatto usando un agente polimerizzante o con l’aggiunta di polvere di silice fine. Lo scopo è quello di evitare la fuoriuscita dell’elettrolita e di permettere la ricombinazione dell’idrogeno e dell’ossigeno che sono affittati dalla degradazione dell’acqua durante la carica (vedi batterie VRLA). Le batterie fatte con un elettrolita gelificato sono spesso chiamate batterie GEL.
- Griglia: Una struttura di metallo o di lega metallica che sostiene il materiale attivo della piastra di una batteria. Conduce la corrente prodotta dal materiale attivo ai terminali della batteria quando si scarica e dai terminali al materiale attivo quando si carica.
- Terra: Il potenziale di riferimento di un circuito. Nell’uso automobilistico, il risultato di attaccare un cavo della batteria al corpo o al telaio di un veicolo che è usato come un percorso per completare un circuito al posto di un filo diretto da un componente. Oggi, oltre il 99 per cento delle applicazioni automobilistiche e di TVL utilizzano il terminale negativo della batteria come terra.
Gruppo: Una singola cella di una batteria composta dal numero corretto di piastre positive e negative con separatori che raggiungeranno la capacità nominale della batteria.
Dimensione del gruppo: Il Battery Council International (BCI) assegna numeri e lettere per i tipi di batterie comuni. Ci sono standard per le dimensioni massime dei container, l’ubicazione e il tipo di terminale e le caratteristiche speciali dei container.
Idrometro: Un dispositivo usato per stimare la concentrazione di acido o alcalino nell’elettrolito della batteria misurandone il peso specifico.
Connettori intercellulari: Strutture che collegano celle adiacenti in serie, il positivo di una cella al negativo della successiva, all’interno di una batteria.
Impedenza (Z): La resistenza effettiva di un circuito elettrico o di un componente alla corrente alternata. Nasce dagli effetti combinati della resistenza e della reattanza ohmica e ha la stessa unità della resistenza, cioè l’ohm.
Resistenza interna (IR): Una batteria ha resistenza, capacità e induttanza. Di seguito è riportata una rappresentazione della resistenza totale di una batteria che è chiamata modello di Randles
Ro= Resistenza ohmica dei metalli della batteria + elettrolita + separatori
RCT= Resistenza di trasferimento della carica attraverso il doppio strato elettrico (EDL)
Cdl=Capacità del doppio strato
L=Induttanza ad alta frequenza dei componenti metallici
Zw= Impedenza di Warburg che rappresenta gli effetti del trasporto di massa
E=FEM del circuito
- Batteria piombo-acido: Batteria composta da piastre che comprendono un conduttore in lega di piombo e materiale attivo di ossido di piombo per il positivo e piombo spugnoso puro per il negativo. L’elettrolita è l’acido solforico diluito nell’intervallo dal 30 al 40% in peso di acido.
- Tester di carico: Uno strumento che preleva corrente da una batteria mentre misura la tensione. Determina la capacità della batteria di fornire capacità
- Batteria a bassa manutenzione: Una batteria che non richiede frequenti aggiunte di acqua per rabboccare l’elettrolito. Generalmente da 3 a 6 mesi tra le aggiunte con carica controllata.
Altri termini di stoccaggio della batteria!
- MCA (Marine cranking amps): MCA è una valutazione industriale che definisce la capacità di una batteria marina di fornire una grande quantità di amperaggio per un breve periodo di tempo. Poiché le batterie marine non sono in genere mai utilizzate a temperature inferiori allo zero, gli ampere di avviamento marini sono misurati a 32°F (0°C) in contrasto con 0°F (-18C) per gli ampere di avviamento a freddo. La valutazione è il numero di ampere che può essere rimosso da una batteria marina a 32°F per 30 secondi mantenendo una tensione di almeno 7,2 volt per una batteria da 12 volt. Più alta è la classificazione MCA, maggiore è la potenza di avviamento della batteria marina.
- Senza manutenzione: Una batteria che normalmente non richiede alcuna irrigazione di servizio durante la sua vita d’uso quando si utilizzano metodi di ricarica corretti.
- Negativo: La direzione del flusso di elettroni che descrive il potenziale elettrico. Il terminale negativo della batteria fornisce elettroni per ridurre il materiale attivo della piastra durante la carica.
Mx+ + xe = M - Ohm (Ω): Un’unità di misura della resistenza elettrica o dell’impedenza all’interno di un circuito elettrico. Definito in unità SI come l’unità SI della resistenza elettrica, che trasmette una corrente di un ampere quando è sottoposta a una differenza di potenziale di un volt.
- Legge di Ohm: La relazione tra corrente, tensione e resistenza per un conduttore in un circuito elettrico
V = IxR (dove V = volt, I = ampere e R = ohm) - Tensione a circuito aperto: La tensione di una batteria quando i terminali sono in circuito aperto, cioè non sotto carico
- Piastre: Sono i componenti elettroattivi di una batteria che formano gli elettrodi positivi e negativi. Sono costituiti da un conduttore rigido che sostiene il materiale attivo. Il conduttore può essere in più di una forma, ad esempio una striscia o un foglio che supporta il materiale attivo o una struttura a griglia che migliora l’aderenza del conduttore/ materiale attivo e riduce il peso complessivo della batteria. Le piastre sono positive o negative, a seconda della polarità degli elettrodi della batteria per cui sono utilizzate.
- Positivo: Il punto da cui la corrente scorre verso la parte negativa di un circuito nella fisica convenzionale. Il punto o il terminale di una batteria che ha un potenziale elettrico relativo più alto. In una batteria, la piastra positiva fornisce una reazione di ossidazione esaurendo gli elettroni dal materiale attivo che fluiscono verso la piastra negativa per fare una reazione di riduzione.
- Batteria primaria: Una batteria che può immagazzinare ed erogare energia elettrica ma non può essere ricaricata elettricamente. I prodotti chimici tipici includono: (i) carbonio-zinco (cellule Leclanche), (ii) alcalino-MnO2, (iii) litio-MnO2, (iv) litio-anidride solforosa, (v) disolfuro di litio e ferro, (vi) cloruro di litio-tionile (LiSOCl2), (vii) ossido di argento, e (viii) zinco-aria
- Valutazione della capacità di riserva: Il tempo in minuti che una nuova batteria SLI completamente carica fornirà 25 ampere a 27°C (80°F) e manterrà una tensione terminale uguale o superiore a 1,75 volt per cella. Questa valutazione rappresenta il tempo in cui la batteria continuerà a far funzionare gli accessori essenziali se l’alternatore o il generatore di un veicolo si guasta.
- Resistenza (Ω): La resistenza elettrica è l’opposizione al libero flusso di corrente in un circuito o in una batteria. La resistenza converte l’energia elettrica in energia termica, e in questo senso è simile all’attrito meccanico. Quando una tensione viene applicata a un metallo in un circuito, provoca un movimento netto di elettroni nella banda di conduzione del metallo.
- Il movimento degli elettroni è ostacolato dalla vibrazione degli atomi nel reticolo metallico, che fa sì che una parte dell’energia elettrica della corrente elettrica si perda come calore, questa è la resistenza. Poiché le vibrazioni del reticolo aumentano con l’aumentare della temperatura, anche la resistenza dei metalli aumenta con l’aumentare della temperatura. In una batteria, la resistenza è in parte metallica a causa dei conduttori, in parte ionica a causa dell’elettrolita e dei separatori e in parte induttiva a causa probabilmente della creazione di un campo magnetico da parte dei conduttori metallici nella batteria.
Ancora più termini di batteria!
- Batteria sigillata: La maggior parte delle batterie a ricombinazione sono sigillate con una valvola a pressione per impedire la fuoriuscita di gas e facilitare la ricombinazione di ossigeno e idrogeno per formare acqua (vedi VRLA). Ci sono anche batterie senza manutenzione e sigillate per impedire l’accesso interno, ma con sfiati non sotto pressione per permettere al gas di uscire liberamente. Si tratta di batterie a bassissima perdita d’acqua che non sono ricombinanti ma che dureranno per la loro durata garantita di diversi anni.
- Batteria secondaria: Una batteria che può immagazzinare ed erogare energia elettrica e che può essere ricaricata facendo passare una corrente continua attraverso di essa in direzione opposta a quella di scarica.
- Separatore: Un divisore poroso tra le piastre positive e negative in una cella che permette al flusso di corrente ionica di passare attraverso di esso. I separatori sono fatti di numerosi materiali come politene, PVC, gomma, fibra di vetro, cellulosa e una varietà di polimeri per diverse elettrochimiche.
- Corto circuito: Una connessione diretta a bassa resistenza tra il positivo e il negativo di un’alimentazione elettrica. In una batteria, un cortocircuito può essere causato esternamente tra i due terminali, internamente un cortocircuito della cella può essere il risultato di un contatto tra le piastre positive e negative causato da separatori difettosi o da un ponte tra le piastre da materiale attivo sciolto o anche da un difetto di fabbricazione.
- Gravità specifica (Sp. Gr. o SG): Il peso specifico è una misura della concentrazione dell’elettrolito in una batteria. Questa misura si basa sulla densità dell’elettrolita rispetto alla densità dell’acqua ed è tipicamente determinata dall’uso di un galleggiante o di un idrometro ottico
- Batteria di avviamento, illuminazione e accensione (SLI): Si tratta di una batteria ricaricabile che fornisce energia elettrica a un’automobile per alimentare il motorino di avviamento, le luci e il sistema di accensione del motore di un veicolo. Quasi invariabilmente una batteria al piombo
- Stato di carica (o stato di salute): La quantità di energia elettrica erogabile a bassa velocità immagazzinata in una batteria in un dato momento, espressa come percentuale dell’energia quando è completamente carica e misurata nelle stesse condizioni di scarica. Se la batteria è completamente carica, lo stato di carica si dice che è al 100%.
- Stratificazione: La concentrazione ineguale di elettrolito dovuta ai gradienti di densità dal basso verso l’alto di una cella. Spesso si trova nelle batterie al piombo-acido ricaricate da una scarica profonda a una tensione costante. È il risultato della formazione di acido ad alta densità sulla superficie della piastra che affonda immediatamente sul fondo della cella a causa della bassa densità dell’elettrolito della batteria scaricata. A meno che l’elettrolito non sia mescolato da una gassificazione occasionale ad una tensione di carica più alta, la stratificazione può ridurre seriamente la vita di una batteria al piombo-acido danneggiando il materiale attivo.
- Solfatazione: Una condizione o un processo nelle batterie al piombo-acido causato dal lasciare la batteria in una condizione di scarica o di basso stato di carica per lunghi periodi. La reazione di scarica produce solfato di piombo nelle piastre positive e negative e nel caso di alcune batterie piombo-acido, in particolare quelle con griglie di piombo-calcio, può portare alla passivazione delle griglie con un’alta resistenza. Questo può, in casi gravi, impedire la normale ricarica della batteria rendendola praticamente inutile.
- Terminali: I conduttori elettrici esterni della batteria a cui è collegato un circuito esterno. In genere, le batterie hanno terminali superiori (pali) o laterali (davanti). Alcune batterie hanno entrambi i tipi di terminali (doppio terminale).
- Prese d’aria: Dispositivi che permettono ai gas di uscire dalla batteria mentre mantengono l’elettrolito all’interno del contenitore. Gli sfiati antifiamma contengono tipicamente dischi porosi che riducono la probabilità di un’esplosione interna come risultato di una scintilla esterna. Le bocchette sono disponibili sia in versione fissa che rimovibile. Per le batterie VRLA gli sfiati contengono una valvola di scarico della pressione
- Volt (V): L’unità SI della forza elettromotrice, la differenza di potenziale che porterebbe 1 ampere di corrente contro una resistenza di 1 ohm.
- Caduta di tensione: La differenza netta nel potenziale elettrico, cioè la tensione, misurata attraverso una resistenza o un’impedenza. La sua relazione con la corrente è descritta nella legge di Ohm.
- Voltmetro: Un dispositivo elettronico usato per misurare la tensione, sia in formato digitale che analogico.
- VRLA: Questa è una descrizione delle batterie al piombo-acido che hanno una valvola di sicurezza unidirezionale che impedisce l’ingresso dell’aria nella cella, ma permette ai gas prodotti durante la carica di uscire se la pressione interna della cella è troppo alta. Tipicamente tra 0,1 e 0,3 psi, la pressione è necessaria per garantire che l’ossigeno e l’idrogeno prodotti durante la carica siano in grado di ricombinarsi in acqua nella cella. AGM e gel sono i due tipi di batterie VRLA. Queste batterie hanno un elettrolita liquido immobilizzato, che si ottiene utilizzando un tappetino di vetro (AGM) o un agente gelificante (GEL).
- Watt (W): l’unità SI di potenza, equivalente a un joule al secondo, corrispondente al tasso di consumo di energia in un circuito elettrico dove la differenza di potenziale è di un volt e la corrente di un ampere.
- watt = 1 Amp x 1 Volt
- Watt-ora (Wh)
L’unità di misura dell’energia elettrica espressa in watt x ore. È l’energia che una batteria produce, non la capacità che si misura in ampere-ora.
1 watt ora = 1 Amp x 1 Volt x 1 ora
Ok, abbiamo esaurito i termini della batteria! Sentitevi liberi di condividere i termini della batteria in cui vi siete imbattuti. Possiamo aggiungerlo qui! Grazie in anticipo
