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Dalle batterie al Litio a quelle al Grafene – Tipologie e applicazioni in ambito domestico

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Nessuno smartphone, computer portatile, o torcia elettrica. Nessuna auto elettrica o aspirapolvere robot. Nessun orologio al quarzo o radio a transistor. E, per quelli che hanno bisogno di un aiuto speciale nella vita quotidiana, nessun pacemaker, apparecchio acustico o sedia a rotelle elettrica.

La vita senza batterie sarebbe un viaggio indietro nel tempo, di un secolo o forse due, quando praticamente l’unico modo per produrre energia portatile era l’energia a vapore.

Le batterie ci forniscono una fonte sicura e costante di energia elettrica quando e dove ne abbiamo bisogno. Sebbene consumiamo miliardi di batterie ogni anno con conseguente impatto ambientale, senza di loro non potremmo vivere le nostre vite moderne.

Cos’è una batteria?

Una batteria è un accumulatore chimico che può immagazzinare una quantità limitata di energia elettrica. É in grado di fornire elettricità restituendo l’energia immagazzinata al suo interno tramite reazioni chimiche, in un arco temporale di giorni, settimane, mesi e persino anni.

Una batteria è composta internamente da due o più celle collegate tra loro e una sostanza chimica chiamata elettrolita. All’esterno di essa ci sono due terminali elettrici, contrassegnati con un simbolo + positivo e – negativo, collegati a loro volta agli elettrodi che si trovano all’interno.

Appena viene richiesta energia alla batteria, l’elettrolito attiva gli ioni all’interno degli elettrodi, causando una reazione chimica. Questo processo continua fino a quando l’elettrolito non viene completamente esaurito. A quel punto, gli ioni smettono di muoversi attraverso l’elettrolita, gli elettroni smettono di fluire attraverso il circuito e la batteria in questo caso è completamente scarica.

Formati disponibili in ambito domestico

Le pile vengono utilizzate in diversi ambiti, in quello domestico comune si trovano nei seguenti formati elencati per ordine di grandezza:

  • Pile a Bottone (CRXXXX, BRXXXX);
  • Mini Stilo (AAA);
  • Stilo (AA);
  • Mezza Torcia (C);
  • Torcia (D).

Nel formato Ministilo (AAA) vengono utilizzate ad esempio per: sveglie, telecomandi e oggetti elettronici più compatti;

Le pile formato Stilo invece, più diffuse (AA), trovano maggiore impiego ad esempio in: giocattoli motorizzati, piccoli elettrodomestici… 

Le pile Torce (D) e Mezze Torce (C) assicurano una lunga durata e forniscono energia ai dispositivi di uso quotidiano come giocattoli a batterie, piccoli giochi portatili, lettori CD… 

Le Pile a Bottone, prendono nome proprio dalla loro forma che ricorda appunto un bottone. Il polo positivo (+) della batteria, a differenza delle altre tipologie di pile è rappresentato dal lato liscio, mentre il lato negativo (-) presenta una lieve sporgenza ed è circondato da un bordo nero.

I seguenti prefissi indica la composizione delle celle delle pile a bottone:

  • CR indica che la pila è composta da celle di Diossido di Manganese e Litio con tensione di 3V;
  • BR da Monofluorato di Carbonio e Litio, anch’esse con tensione di 3V;
  • SR composte da Ossido di Argento, forniscono una tensione costante di 1,55V ed hanno una capacità di carica maggiore rispetto alle equivalenti batterie alcaline;
  • AG composte da celle Alcaline, più economiche delle precedenti SR, forniscono una tensione di 1,50V;
  • A composte da zinco/aria, sono utilizzate ad esempio negli apparecchi acustici. Per farle funzionare è necessario rimuovere una pellicola in plastica.

Classificazione delle batterie per composizione chimica

Le batterie possono essere classificate in base alla loro composizione chimica. Questo è molto importante perché la chimica determina alcuni degli attributi della batteria tra cui la sua energia specifica, durata del ciclo di carica e prezzo. 

Possiamo così distinguerle tra:

Batterie Alcaline

Come per le zinco-carbone, hanno una capacità di 1,5V per pila. La differenza sta nella loro durata, perché sono per ben tre volte superiori delle zinco/carbone e sono soggette ad una perdita di carica molto minima. Di conseguenza, sono anche più costose. Vengono utilizzate in applicazioni in cui non è richiesta una capacità elevata ad esempio in orologi da parete o da tavolo, telecomandi, misuratori, rivelatori di gas

Voltaggio: 1,2V /1,5 V – Capacità: 1200mAh

Batterie Zinco-Carbone:

Sono molto diffuse e al contempo economiche, perché vengono incontro a tantissimi usi quotidiani. Tuttavia, tendono a perdere circa il 15% della loro carica per ogni anno di stoccaggio. Quando sono in via di esaurimento, può succedere che perdano del liquido corrosivo, per questo non dovrebbero mai essere lasciate all’interno del dispositivo per lunghi periodi.

Hanno una capacità inferiore rispetto alle pile alcaline, ma hanno gli stessi usi e classificazioni. 

Voltaggio: 1,2V /1,5 V – Capacità: 1.200mAh

Batterie Nichel-Idruro di Metallo – NiMH

Vengono chiamate anche con il nome di Batterie Ibride, e sono state introdotte nel mercato nel 2005. Hanno un’autoscarica molto ridotta rispetto alle altre batterie e la particolarità è che vengono vendute già cariche. In base a quanto dichiarato dalle aziende produttrici se conservate ad una temperatura di 20 °C sono in grado di trattenere il 90% della loro carica anche dopo 6 mesi. Questa tecnologia è possibile trovarla anche nelle più moderne pile ricaricabili AA e AAA che riecono ad offrire una capacità di ben 2.000 /2.800 mAh.

Voltaggio: 1,2V – Capacità: oltre 1.800mAh

Batterie al Litio

Come per le pile NiMH, sono tra le batterie più moderne e ad alta potenza. Vennero applicate per la prima volta in campo militare ed offrono il doppio della potenza di carica rispetto ad una pila Alcalina. Hanno una durata media di 10 anni.

Le migliori pile ricaricabili sono al Litio, e vengono utilizzate quotidianamente per alimentare prodotti tecnologici che richiedono alte prestazioni in termini di potenza: smartphonecomputer portatili, orologio da parete radiocontrollato, fotocamere o veicoli elettrici.

Voltaggio: 1,2V – Capacità: oltre 1.800mAh

Batterie in Ossido di Argento

Meglio conosciute come batterie a bottone, hanno un voltaggio di 1,55V ed una scarica costante. Inoltre sono in grado di conservare la carica per più del 90% rispetto alle normali alcaline anche un anno dopo l’immagazzinamento, hanno però un costo decisamente più alto.

Si tratta delle piccole batterie color argento di forma cilindrica che vengono utilizzate negli orologi da polso, telecomandi per cancelli, nelle calcolatrici o come batterie di back-up ad esempio nelle Mainboard dei nei nostri computer, per mantenere in memoria alcuni dati fondamentali per il funzionamento del PC.

Voltaggio: 1,55V – Capacità: molto bassa.

Differenza tra Pile Usa e Getta e Pile Ricaricabili

Come abbiamo visto, le batterie possono essere classificate in diverse categorie e tipologie, a seconda delle dimensioni e della composizione chimica. Ora scopriamo la differenza tra pile ricaricabili e non:

Le batterie non Ricaricabili

Vengono anche definite batterie usa e getta perché possono essere utilizzate una sola volta. Questo tipo di batterie hanno sempre un’alta energia specifica e i sistemi in cui vengono utilizzate sono progettati per consumare una bassa quantità di energia per consentire alla batteria di durare il più a lungo possibile.

In questa categoria rientrano le alcaline, le zinco carbone e quelle in ossido di argento, in tutti i loro formati. Sono comunemente utilizzate in applicazioni autonome in cui la ricarica è impraticabile o impossibile.

Questi alcuni dispositivi che utilizzano batterie primarie: pace maker, localizzatori per animali (GPS Tracker), orologi da polso, telecomandi e giochi per bambini solo per citarne alcuni.

La tipologia più popolare di batterie primarie è rappresentata dalle batterie alcaline. Possono essere stoccate per alcuni anni, senza perdere la carica e possono essere trasportate su un aeromobile senza essere soggette alle normative ONU sui trasporti. Sono in assoluto le batterie più economiche presenti in commercio.

Le Batterie Ricaricabili

Le batterie ricaricabili sono batterie con celle elettrochimiche le cui reazioni possono essere invertite applicando una certa tensione alla batteria nella direzione inversa. Possono dunque essere ricaricate centinaia di volte prima che la loro capacità elettrochimica si esaurisca.

Vengono utilizzate in applicazioni ad alto dispendio di energia e in scenari in cui risulterebbe troppo costoso o impraticabile utilizzare batterie a carica singola. Le migliori batterie ricaricabili sono al Litio e al NiMh (conosciute anche con il nome di Batterie Ibride) vengono utilizzate per alimentare dispositivi di consumo quotidiano, come ad esempio: Smartphone, Power Bank, impianti audio portatili, Auto Elettriche, e si trovano in formato AAA che AA.

Sebbene il costo iniziale per l’acquisto di batterie ricaricabili sia più elevato rispetto a quello delle batterie non ricaricabili, a conti fatti nel lungo periodo si dimostrano senza ombra di dubbio più convenienti.

Qualche consiglio utile

Abbiamo visto fino ad ora tutte le principali tipologie di batterie presenti in commercio per uso domestico e la loro principale composizione chimica (se vorrete ulteriormente approfondire, qui trovate ulteriori informazioni a riguardo).

Si differenziano per formato e composizione chimica e nella maggior parte dei casi, mantenendo lo stesso formato, è possibile sceglierle in base alla loro composizione chimica, che come abbiamo visto, ne pregiudica o meno la durata di vita.

Se siete alla ricerca di batterie in formato AA e AAA, vi consiglio di acquistare batterie di tipo ricaricabili. Sicuramente nel lungo periodo noterete un risparmio notevole. Personalmente, avendo diversi gadget tecnologici ho preferito acquistare un pack di batterie ricaricabili con un buon alimentatore per la ricarica, ne parlo qui. Sono batterie ricaricabili al Litio e NiMH, quindi offrono capacità ed autonomia elevate.

Grazie a questa scelta non acquisto più batterie da qualche anno 🙂

Per quanto riguarda i formati Mezza Torcia e Torcia (C e D) in formato ricaricabile sono difficilmente reperibili anche online, a causa della richiesta esigua. Non resta che affidarsi al formato non ricaricabile di tipo Alcaline.

Mentre per quanto riguarda le pile a bottone, il consiglio è di utilizzare la corrispettiva batteria indicata dal produttore dell’apparecchio, identificata con una delle sigle: CR, BR, SR, AG, A.

Batterie al Grafene: il futuro della carica

Le pile vengono utilizzate soprattutto in ambito domestico per garantire il funzionamento di numerosi apparecchi tecnologici da cui ormai siamo molto dipendenti. Scopri come sono composte, formati disponibili e quali sono le batterie del futuro.

Da anni le ricerche tecnologiche si stanno indirizzando nel miglioramento della durata delle batterie. In futuro, il Grafene potrebbe essere il materiale che sostituirà le batterie agli Ioni di Litio da cui l’industria della tecnologia è diventata così dipendente da decenni.

Le batterie al Grafene consentirebbero agli smartphone di essere più sottili o offrire una maggiore capacità di immagazzinamento della batteria a parità di dimensioni. Inoltre, con batterie in grado di sopportare correnti molto elevate e tempi di ricarica e scarica straordinariamente rapidi, i dispositivi potrebbero ricaricarsi a velocità finora mai raggiunte.

In base ad una recentissima notizia, un’azienda statunitense sarebbe quasi pronta al lancio di una nuova batteria al Litio-Grafene, rivoluzionaria in termini di prestazioni. Con le batterie al Grafene si sta compiendo un grande passo in avanti per rendere l’utilizzo dei dispositivi di uso quotidiano molto più semplice.

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