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Le batterie al Litio fra miti e leggende

Torniamo sul tema accumulatori soffermandoci questa volta sulla tecnologia litio o litio polimeri.
Sul web si trovano consigli di ogni tipo su come conservarli e su come farli durare di più; consigli, per la maggior parte, sparati a caso e senza alcun fondamento tecnico scientifico.
Proviamo quindi a fare chiarezza su un componente che ormai è onnipresente su ogni dispositivo moderno.

Di accumulatori al litio ne troviamo dentro molti dispositivi, dai computer portatili, agli smartphone, ai tablet, ai navigatori satellitari, ai lettori MP3, ai cordless, alle auto; quasi ogni tipo di dispositivo elettronico portatile oggi è alimentato con elementi ricaricabili al litio.

Un accumulatore capiente ed affidabile è oggi talmente fondamentale che gran parte degli sforzi economici industriali è legata proprio al loro sviluppo, all’utilizzo e al prolungamento della vita di questo componente.

L’usabilità e l’efficienza di molti prodotti (smartphone in primis), è infatti legata proprio alla capacità di queste celle di accumulare più energia possibile, tale da permettere di aumentare la potenza e l’autonomia del dispositivo che deve essere alimentato.

Nonostante i più recenti modelli ai polimeri di litio siano tra gli accumulatori più leggeri e con la maggior densità di corrente (in rapporto alla dimensione della batteria), questo non basta a risolvere i molti problemi di autonomia dei dispositivi moderni sempre più potenti e ghiotti di energia.

Un accumulatore è, di fatto, un vero e proprio magazzino di energia, che viene dapprima caricato e che poi dovrà fornire l’energia accumulata al dispositivo che la sfrutterà al meglio.

La sua capacità (generalmente riportata sul pacco batteria), si misura in milliampere per ora (mAh) ed è un indice di quanta energia è in grado di erogare l’accumulatore in un’ora.

Dalla capacità, benché sia un valore corretto, è comunque difficile risalire all’autonomia del dispositivo, perché è molto dipendente dall’energia richiesta istante per istante dal dispositivo che vi è collegato.
In un computer, ad esempio, tale richiesta dipenderà da quello che il computer sta facendo, dalla richiesta di calcolo e dai dispositivi abilitati per eseguire le operazioni programmate, lo stesso vale per uno smartphone o per un tablet (altra situazione potrebbe essere una lampada elettrica, un lettore MP3 o un cordless che hanno un assorbimento energetico praticamente costante nel tempo e quindi l’autonomia sarà più prevedibile).

Durata delle batterie: i cicli di scarica e carica

Una batteria al litio ha un ciclo di vita che non è particolarmente lungo ed ha una durata variabile dai 200 ai 500 cicli di carica e scarica (questo varia a seconda della qualità della batteria).

All’interno di ogni cella avvengono infatti una serie di processi chimici, e il deterioramento dei materiali, derivanti dalle continue cariche e scariche, portano ad un inquinamento ed una riduzione della capacità di carica che si riduce gradualmente con il passare del tempo.

Se in una ottima batteria dopo 400 – 500 cicli di ricarica si riesce ad avere ancora circa l’80% della sua carica iniziale, in una cella scadente si potrebbe arrivare anche a fine vita con gli stessi cicli di lavoro.

Questi fattori fanno capire chiaramente quanto sia importante scegliere prodotti di qualità, spendere un po’ di più inizialmente permetterà in futuro un ottimo risparmio a lungo termine tradotto in maggior durata e migliori prestazioni dell’accumulatore.

Come e quando ricaricare

Dalle statistiche ormai affermate della tecnologia al litio si è ormai capito che la cella non tollera troppo gli stress e gli stati di lavoro al limite.

Qui alcune regole:
mai far scaricare completamente una batteria (questo va contro la comune convinzione che molti falsi esperti predicano)
caricare frequentemente la batteria ed il prima che sia possibile anche se segnala un residuo del 50% non è mai dannoso; più corti sono i cicli di carica e scarica e più durerà la batteria (anche se non completamente scarica la litio accetta volentieri una ricarica, anche rapida)
le fasi di carica possono essere anche brevissime; una carica parziale, anche del 15 – 20%, non vale come un ciclo di carica/scarica completo (ma aiuterà la batteria a non trovarsi in una situazione di scarica completa dopo che si è usciti di casa).
– quando non si usa un dispositivo per un po’ di tempo, prima di riporlo, bisogna controllare che la batteria sia carica almeno al 50% (una litio, si deteriora più velocemente se le celle interne scendono sotto una determinata soglia una carica al 50% ci darà una buona sicurezza).
ogni 5 o 6 mesi suggeriamo una scarica completa ed una ricarica completa della batteria per permettere ai circuiti di regolazione di carica di ricalibrarsi con il nuovo stato di usura della cella (evitare di cambiare frequentemente la batteria proprio per questo motivo).


Le batterie al litio soffrono molto il calore, una temperatura superiore ai 30° è considerata alta per una cella al litio: è necessario tenere una batteria a temperatura ambiente ed evitare di ricaricarle se il dispositivo che si sta usando è già caldo per altri motivi, la cella non sarebbe in grado di trattenere tutta la carica.
– una batteria che ha raggiunto una elevata temperatura interna perderà prestazioni molto più rapidamente di una batteria più fredda.
non serve staccare l’accumulatore dal dispositivo quando esso è carico (soprattutto nei laptop è una fissazione di molti che riduce le funzionalità del dispositivo e aumenta la sollecitazione dell’alimentatore di rete)

Una cella al litio durerebbe decisamente più a lungo se venissee caricata ad una tensione più limitata (che è pari a 3.92V).
Con questi regimi si raggiungerebbero tranquillamente i 4000 cicli di carica, di contro c’è il problema che non sarà mai possibile raggiungere la piena capacità della batteria stessa.
Caricando una cella da 3300 mAh a 3.92V questa durerà moltissimo e resterà efficiente per molti anni, ma sarà in grado di erogare solo il 55% della capacità indicata (vedi tabella).

I produttori di elettronica non fanno ovviamente questo calcolo opportunistico perché hanno bisogno del massimo della capacità e di conseguenza portano la tensione di carica a circa 4.2V.

Con questo regime di carica la vita della batteria inizia a risentire dello stress dopo poco più di un anno (ma così ottengono il massimo della capacità di carica della cella).

C’è addirittura chi esagera caricando a 4,3V per ottenere altissime prestazioni dalle loro batterie: su un produttore coreano è stato rilevato addirittura 4,33V, cosa che permette di ottenere oltre il 110% della capacità dichiarata a scapito però della vita utile della cella (che degrada dopo appena 8/9 mesi).
In ogni caso quasi tutti gli smartphone, anche ricaricando più docilmente, per il loro elevato consumo, vanno ricaricati ogni giorno e tendono a far perdere efficienza alla loro battereia già dopo un anno di vita.

 

I pericoli e i falsi miti sulle batterie al litio

Esagerando con la tensione di ricarica, con le temperature elevate o con forti correnti di scarica si possono verificare i fenomeni di batterie rigonfie (in tale stato, il rischio che queste possano scoppiare è molto alto e si consiglia di rimuoverle, smaltirle e sostituirle il prima possibile).

Ricordate E’ UNA PAZZIA TENTARE DI SGONFIARE UNA BATTERIA RIGONFIATA forandone il contenitore perché si sprigionano gas tossici estremamente infiammabili e comunque, anche dopo la foratura, la batteria rimmarrebbe ugualmene irrecuperabile o con bassissima capacità di carica utile.

Anche se non fanno benissimo alla cella, non sono invece troppo dannosi i caricamenti rapidi (sono anche un buon punto di forza da sfoggiare tra i produttori di smartphone) se gestiti da un caricatore adatto che controlla gli andamenti delle tensioni, delle correnti e delle temperature sulle celle; di fatto, anche sul lungo periodo, non riducono più di tanto la vita utile dell’accumulatore.

Un mito da sfatare è quello di voler staccare il caricatore dallo smartphone manualmente quando la batteria è carica; in realtà il circuito che gestisce la ricarica internamente allo smartphone, è sufficientemente intelligente da essere in grado di interrompere la carica al momento più opportuno e ridare la carica alle celle solo quando serve.

Il mito di togliere la batteria nei computer portatili per preservarne la vita utile sembra invece più diffuso. Molte persone sono infatti convinte di poter allungare la vita della propria batteria rimuovendola dal laptop e lasciando al solo adattatore di rete l’onere di alimentare l’intero dispositivo.
Ora, benché questo sia possibile per limitati periodi, è una prassi assolutamente sconsigliata per diversi motivi:
– l’adattatore di rete è costretto a lavorare molto più intensamente che se fosse aiutato dalla batteria interna (sono quindi più frequenti surriscaldamenti improvvisi e le rotture proprio quando il pc ha bisogno di un maggior apporto di energia)
– senza batteria tampone non si rimane protetti da improvvise interruzioni di energia col rischio di compromettere i nostri dati e lo stato del lavoro in corso e addirittura la salute del nostro hard disk
– una batteria che rimane in disuso per molti mesi invecchia quasi al pari si una batteria che viene utilizzata di frequente con ricariche costanti e frequenti (tipiche di un laptop attaccato costantemente in rete). Tali ricariche non compromettono né sollecitano quasi per nulla la batteria e ne permette un vita lunghissima.

Saluti

Questo articolo è stato pubblicato qui

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