Tecnologia

Quando abbiamo iniziato la nostra indagine sulle batterie per auto, la prima cosa che ci ha fatto riflettere è stata la quantità di soluzioni tecnologiche che il mercato offre. Non siamo dei chimici, ma il processo che permette, partendo da metalli e soluzioni, di ottenere la corrente elettrica è da oltre 150 anni sempre lo stesso: due metalli vengono immersi in una soluzione di acidi e si scambiano un flusso di elettroni tra loro, cioè la corrente. Quando la batteria è in “scarica”, ossia fornisce corrente, gli elettroni vanno dal polo positivo al polo negativo, viceversa quando è in carica. In tutto questo tempo i due metalli sono sempre stati due barre di piombo e l’acido, che si chiama elettrolita, una soluzione di acqua e H2SO4, ossia acido solforico. Allora perché sul mercato si trovano batterie con l’argento, al gel, stagne, etc.? Cerchiamo di capire cosa cambia tra una batteria e un’altra, in modo da aver chiaro, quando ne compriamo o vendiamo una, con che tipo di prodotto abbiamo a che fare.

Parliamo di piastre

Primo nodo da sciogliere sulle moderne batterie per avviamento sono le piastre. È da qui che si crea la corrente e quindi sono di fondamentale importanza. Ad oggi si utilizzano prevalentemente due tipi di leghe per fabbricare questi elettrodi: quella piombo-calcio e quella piombo-cadmio. Ognuna ha delle caratteristiche, ma se volessimo sintetizzare la questione in termini spiccioli, potremmo dire che quella al calcio è più resistente, quella al cadmio più economica. Qualcuno potrebbe quindi pensare che batterie al calcio sono migliori delle corrispettive al cadmio, e in generale ha ragione. Le piastre, infatti, durante il normale utilizzo si deteriorano e si consumano, quindi più sono resistenti, più le batterie durano. Esistono però molte nuove tecnologie che hanno migliorato le proprietà di questi elementi: l’utilizzo di griglie, che aumentano la resistenza meccanica, oppure la presenza di elementi leganti come l’argento, utilizzato per irrigidire il supporto del materiale attivo in alcuni accumulatori. Quest’ultimo elemento, l’argento, ha creato effettivamente un po’ di confusione sul tema delle batterie. Esistono infatti anche delle batterie propriamente all’argento, in cui gli elettrodi sono costituiti da una lega argento/zinco e la cui reazione chimica che sviluppano con il liquido elettrolitico è completamente diversa, ma il loro utilizzo è destinato alle sole applicazioni speciali (tipo militare o areonautico) e, ad oggi, non ha mai riguardato il mondo dell’auto.
Fatta questa doverosa precisazione cerchiamo di capire quando proponiamo ai nostri clienti una batteria, di che tipo di prodotto stiamo parlando. Se tutti gli accumulatori sono infatti esteticamente molto simili, è internamente che si hanno le grandi differenze.
Riassumendo, una batteria può essere: con piastre al piombo/calcio, al piombo/cadmio o ibride.
Ovviamente le batterie di qualità superiore sono quelle con le piastre realizzate in lega di piombo/calcio. Questi accumulatori consentono una notevole ciclabilità, ossia possono essere sottoposti a molti cicli di carica e scarica. Viceversa, quelli con le piastre in piombo/antimonio, più economici, corrono il rischio di autoscarica, ossia possono perdere la loro carica se lasciati per lungo tempo a circuito aperto.
Esiste poi la terza via. Si tratta di batterie con polo positivo al piombo/calcio e negativo al piombo/cadmio. In questo caso la questione è al centro di una piccola controversia da parte dei costruttori: se i sostenitori delle batterie ibride sostengono che la qualità è uguale, poiché durante l’utilizzo è il solo polo positivo a consumarsi, i produttori di quelle con i poli in piombo/calcio ribattono che tutta la struttura è più solida e resiste meglio alle sollecitazioni meccaniche.

La soluzione di ogni batteria

Abbiamo accennato all’inizio che la corrente è un flusso di elettroni (minuscole particelle) che passano da una piastra all’altra. Perché questi corpuscoli infinitesimali possano migrare, c’è bisogno di una soluzione che consenta il loro passaggio, che, nel caso di una batteria wet (bagnata o al piombo che dir si voglia), è l’acido solforico.
Perché allora si fa un gran parlare di gel, tecnologia AGM (Absorbed Glass Mat) e poliestere? I produttori non sono certo impazziti e la questione merita un approfondimento.
Le vecchie batterie avevano infatti i vari elettrodi collegati in serie e posti molto vicini gli uni agli altri, immersi in una soluzione acquosa con una percentuale di circa il 37% di acido solforico (valore cui corrisponde la massima conduttanza della soluzione). In questo modo la resistenza interna era minima e la corrente “scorreva” liberamente da una piastra all’altra. Tale configurazione è ancora utilizzata su alcune applicazioni, specialmente su quelle destinate ai veicoli industriali o alle batterie “entry level”, ovvero le cosiddette “economiche”.
Per inciso, queste batterie funzionano benissimo lo stesso, ma hanno alcuni problemi diciamo così meccanici: le piastre, infatti, in presenza di notevoli sollecitazioni, quali vibrazioni o scuotimenti, potrebbero entrare in contatto tra loro, con il conseguente rischio di un cortocircuito o quello del distaccamento di parte della materia attiva, con una notevole e irrecuperabile perdita di efficienza.
L’utilizzo di separatori porosi in fibra di poliestere o di soluzioni gelificate a base di SiO2 (ossido di silicio) ha quindi la funzione di irrigidire la struttura interna della batteria. Sia nel caso di batterie ad acido trattenuto, sia al gel, inoltre, un altro vantaggio è che l’elettrolito non è in fase liquida, quindi si scongiura la possibilità di fuoriuscita indesiderata della soluzione di acido solforico, che è tossica e molto corrosiva.

La batteria sigillata

Analizziamo infine l’ultima caratteristica costruttiva che differenzia le batterie per avviamento dei veicoli in commercio: la sigillazione.
Uno dei problemi delle batterie tradizionali, quelle con i tappini bene in vista per intenderci, è l’overcarica, o sovraccarica. In queste condizioni si ha, infatti, elettrolisi dell’acqua: in pratica la batteria bolle. Con il triplice svantaggio di sprecare energia, disgregare le placche e produrre una pericolosa miscela gassosa esplosiva di idrogeno e ossigeno.
Nelle normali batterie questi gas vengono espulsi all’esterno, mentre in quelle sigillate sono mantenuti all’interno dell’accumulatore che, munito di una valvola tarata, può raggiungere notevoli pressioni. Idrogeno e ossigeno a queste pressioni si ricombinano sugli elettrodi riformando acqua. Si ha così un continuo riciclaggio dell’acqua, con il vantaggio che queste batterie non richiedono manutenzione, consentono di prolungare al massimo il tempo di carica e possono funzionare in qualsiasi posizione.

Gli accessori delle batterie

Viste le caratteristiche tecniche delle batterie analizziamo ora quali sono i dispositivi che incidono sulla qualità.
Il primo, non trascurabile meccanismo è il sistema di Flame Arrestor. Viene realizzato generalmente con delle pastiglie porose che evitano il passaggio dei gas esplosivi e fungono anche da valvola per regolare la pressione interna all’accumulatore, onde evitare scintille e ritorni di fiamma. Vi è poi l’idrometro ottico, il famoso occhio attraverso cui si può verificare lo stato della batteria. Se un tempo si cercavano soluzioni che dessero anche indicazioni sullo stato di carica, oggi sembra aver preso piede il solo indicatore di livello del liquido elettrolitico. Il problema di questi sistemi è che segnalavano la batteria carica, ma l’auto non si avviava comunque a causa della mancanza di liquido. Se l'"occhio" indica una situazione di basso livello elettrolitico, si può invece procedere con la sostituzione o il rabocco; anche se ormai la maggior parte degli accumulatori ha i tappi a superficie liscia per limitare la possibilità di apertura da parte di personale non esperto.