Come è fatta la batteria auto

Nella nostra automobile uno dei componenti vitali è la batteria auto che ci permette l’avvio del motore ed il mantenimento della memoria di alcuni servizi come l’orologio e lo stereo. Fino ad oggi queste batterie, anche se con notevoli miglioramenti tecnologici, sono ancora fatte in piombo-acido perché oltre ad essere più economiche e robuste ed affidabili nel tempo, inoltre sono costruite con materiali più facilmente riciclabili quindi anche dal punto di vista dell’ambiente sono ancora preferite nel settore automobilistico per l’avvio del motore, nell’accumulo stazionario delle fonti rinnovabili e in quello industriale per il mantenimento dell’energia. In questo articolo vediamo com’è fatta la batteria auto al piombo acido. 

Batteria auto componenti

i componenti della batteria al piombo sono fondamentalmente quattro:

• contenitore
• celle
• piastre in piombo e diossido di piombo
• soluzione di acqua distillata ed acido solforico al 33,1%.

Il contenitore è la scatola in plastica che contiene tutte le celle collegate in serie tra di loro.

Le celle sono costituite a loro volta da un contenitore al cui interno ci sono due o più lamine metalliche, alternate tra di loro in una configurazione a “sandwich”, tutta immersa in una soluzione elettrolitica di acqua ed acido solforico (H2SO4) al 33.1%.

Le lamine metalliche hanno da una parte l’anodo che è fatto di piombo spugnoso (Pb), ed il catodo che è fatto in diossido di piombo (PbO2).

Ai capi di ogni cella c’è una differenza di potenziale nominale di 2,15Volts (convenzionalmente 2V) e per ottenere una differenza di potenziale maggiore vengono collegate in serie tra di loro.

Quindi le batterie da 6V sono costituite da una serie di 3 celle, quelle da 12V ne hanno 6, e quelle da 24V 12.

Batteria auto come è fatta

la batteria auto è costituita da una serie di 6 celle da 2V, fino a qualche anno fa l’elettrolita acido era liquido e col tempo, il caldo e l’utilizzo tendeva ad evaporare, quindi ogni tanto bisognava aggiungere un po’ di acqua distillata oltre a misurare la densità dell’acido col densimetro.

Era questa la famosa manutenzione che andava fatta regolarmente per mantenere la batteria in vita ed in buone condizioni.

Oggi queta pratica non è più necessaria perché l’elettrolita all’interno delle singole celle non è più liquidi ma gelatinoso (batterie AGM) e non evapora praticamente più per tutta la vita della batteria stessa, quindi la manutenzione è ridotta al controllo visivo ed alla misura della tensione ai suoi capi.

Batteria auto come funziona

Senza entrare troppo nei dettagli, il cuore della batteria al piombo acido è l’elettrolita, o meglio, la concentrazione dell’acido nell’acqua distillata. È lui che libera elettroni quando reagisce chimicamente con l’anodo (Piombo) ed il catodo (diossido di piombo).

Anodo (Pb) e Catodo (PbO2) immersi nella cella contenente la soluzione elettrolitica di acqua ed acido solforico, reagiscono chimicamente con quest’ultimo, liberando elettroni nella soluzione stessa e modificando le barrette che piano piano si trasformano entrambe in Solfato di piombo (PbSO4).

Quando la reazione chimica è terminata, cioè la concentrazione dell’acido solforico è troppo bassa per reagire ed è quasi acqua, gli elettrodi sono quasi totalmente ricoperti di solfato di Piombo (PbSO4) e non essendoci più dissociazione chimica degli elettroni, la batteria si dice che è scarica.

Questo processo è quasi totalmente reversibile facendo circolare una certa corrente all’interno della batteria, grazie ad un alimentatore esterno (cosiddetto Caricabatterie).

Dico che è QUASI totalmente reversibile perché al termine di ogni ricarica, un po’ di solfato di piombo rimane sempre sugli elettrodi, specialmente se quando la usiamo, richiediamo forti correnti di utilizzo (cioè di scarica).

Quindi dopo un certo numero di utilizzi della batteria, quando questa è arrivata alla fine del ciclo di vita, le barre di piombo e diossido di piombo al suo interno, sono praticamente tutte ricoperte di solfato di piombo che non si ritrasforma più chimicamente, impedendo quindi la ricarica. A questo punto la batteria si dice che è esaurita ed ha terminato il suo ciclo di vita.

Batteria auto quando è scarica

Una cella si considera convenzionalmente scarica quando ai suoi capi c’è una tensione a vuoto inferiore a 1,75 V a 25 °C ed almeno dopo circa 10 min di riposo, quindi ad esempio, le batterie da:

• 6V sono considerate scariche quando sui loro morsetti si misura una tensione inferiore a 5,25V (sempre a 25 °C ed almeno dopo circa 10 min di riposo, ricordiamocene sempre).
• 12V sono considerate scariche quando sui loro morsetti si misura una tensione inferiore a 10,50V (a 25 °C ed almeno dopo circa 10 min di riposo).
• 24V sono considerate scariche quando sui loro morsetti si misura una tensione inferiore a 21,00V (a 25 °C ed almeno dopo circa 10 min di riposo).

Batteria auto quando è carica

Una cella si considera totalmente carica quando ai suoi capi si legge una tensione a vuoto di 2,15 V a 25 °C e dopo 24 h dalla fine della carica, quindi ad esempio, le batterie da:

• 6V sono considerate totalmente cariche quando sui loro morsetti si misura una tensione di a 6,45V (sempre a 25 °C e dopo 24 h dalla fine della carica, ricordiamocene sempre di farle riposare).
• 12V sono considerate totalmente cariche quando sui loro morsetti si misura una tensione inferiore a 12,90V (a 25 °C e dopo 24 h dalla fine della carica).
• 24V sono considerate totalmente cariche quando sui loro morsetti si misura una tensione inferiore a 25,80V (a 25 °C e dopo 24 h dalla fine della carica).

Attenzione: anche se con il metodo appena descritto, un occhio esperto riesce normalmente a capire se la batteria è ancora affidabile oppure no, quando la batteria è vecchia ed esaurita, a volte potrebbe avere ai suoi capi una tensione che ci fa pensare sia ancora carica, ma la quantità di carica effettiva al suo interno potrebbe essere nettamente minore di quella nominale, perché il livello di solfatazione è troppo elevato. Quindi la misura della tensione è approssimativa.

L’unico modo per sapere se la batteria è veramente carica, è di applicargli un carico di prova per un certo tempo e misurare la tensione ai suoi capi e la corrente che circola al suo interno mentre è in uso, così potremo osservare l’andamento di tensione e corrente, e quindi calcolarne lo stato di carica. Per mettere in pratica questa misurazione esistono dei tester dedicati alle batterie che si trovano normalmente in commercio. Nelle auto di ultima generazione è montato il sensore ibs che esegue questo test quando necessario.

Sensore Ibs a cosa serve

Nelle auto di ultima generazione, le batterie al piombo acido sono ormai tutte di tipo AGM (cioè l’elettrolita è gelatinoso) e sul morsetto negativo è montata una scatolina nera che misura sistematicamente il trend di scarica della batteria, soprattutto nel momento dell’avvio motore, poi trasmette i dati raccolti ad una centralina che li registra in un archivio ed in base allo storico dei dati, adatta la corrente di carica in base alle caratteristiche ed allo stato di salute della batteria in quel momento, mano a mano che invecchia, così da stressarla di meno e farla durare più a lungo, inoltre ci avverte quando è ora di sostituirla. Questo è il sensore IBS.

Ottimo sistema direi; il contro è che per mantenere questo meccanismo sempre efficiente bisogna inserire nella centralina che controlla la carica, le caratteristiche della nuova batteria ogni volta che questa viene sostituita perché nel frattempo la corrente di carica è stata adattata alla vecchia batteria; quindi non è più possibile cambiare la batteria in autonomia ma bisogna rivolgersi ad un elettrauto autorizzato.

Attenzione: queto non significa che non si può sostituire la batteria in autonomia senza riprogrammare la centralina, ma solo che facendolo la ricarica della nuova batteria potrebbe non essere ottimale e la batteria potrebbe durare un po’ di meno perché nel frattempo la centralina si è adattata a quella vecchia.

È vero anche che dopo un po’ di tempo il sensore IBS, come aveva fatto per la batteria vecchia, effettua una serie di misure sulla nuova e quindi riprogramma la centralina in base a questa…basta aspettare un po’ di tempo durante il quale la corrente di carica sarà nuovamente adattata alla nuova batteria.

L’importante ovviamente è che almeno la nuova batteria abbia le stesse caratteristiche di fabbrica della vecchia.

Quindi se comprare e montare una batteria in autonomia costa molto meno rispetto a farla cambiare da un centro assistenza, la cosa potrebbe avere un senso ma se il costo è più o meno lo stesso, è meglio andare da un elettrauto autorizzato.

Batteria auto come si ricarica

la batteria auto come tutte le batterie al piombo acido, si ricaricano applicando una tensione ai suoi morsetti in modo da generare la circolazione di una certa corrente al suo interno e quindi invertire il processo di scarica e ristabilire la densità dell’elettrolita.

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Spero che l’articolo sia stato di tuo gradimento e ti aspetto per leggermi ancora.

Ciao, M.