Pile, batterie, accumulatori
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Batterie non ricaricabili (pile)
Batterie al litio
Il principale punto di forza delle pile al litio (litio-biossido di zolfo, litio-biossido di manganese) sta nella elevata energia specifica (anche 400 Wh/kg), il che permette di avere peso e dimensioni contenute a parità di energia fornita; infatti la forma più comune nella quale si presentano tali batterie è quella “a bottone” utilizzata soprattutto per macchine fotografiche digitali, orologi, MP3, lettori CD portatili, antifurto e allarmi senza fili, etc. Altre caratteristiche importanti delle pile al litio (che hanno una tensione nominale di 3 V), sono l'ampia gamma di temperature sopportabili (da - 50 °C a + 85 °C) e la loro durata sia in funzionamento (superiore ai 5 anni), che in conservazione (con perdite inferiori all'1% per anno).
Fig. 3 – Pile al Litio a bottone
Batterie zinco-carbone
Si tratta delle pile classiche, versione attuale della pila realizzata da Leclanché nel 1868. Sono le più utilizzate e le più comuni, caratterizzate da un costo ridotto (tensione nominale 1,5 V), ma anche da una durata inferiore, da una caratteristica di scarica tutt'altro che lineare e da un fenomeno di autoscarica (scarica a circuito aperto) abbastanza vistoso. Possiamo dire che sono le pile adatte un po' per tutti gli usi, (lampade portatili, flash fotografici, giocattoli, apparecchi elettronici portatili, recinti elettrificati, orologi da tavolo), ma che non eccellono in nulla.
Fig. 4 – Tipica struttura di una pila zinco-carbone
Batterie alcaline
Prestazioni maggiori rispetto alle pile zinco-carbone, sono offerte dalle cosiddette pile alcaline (industrializzate dalla ditta Mallory, ora Duracell), le quali hanno durate anche triple o quadruple, minore autoscarica a circuito aperto (anche sei anni di magazzinaggio) e maggior linearità di scarica: tutto questo ad un prezzo, purtroppo maggiore rispetto alle sorelle povere zinco-carbone. Le applicazioni sono sempre le stesse (tensione nominale 1,5 V), ma si può dire che le alcaline sono pile ideali in quelle applicazioni in cui vengono assorbite alte correnti: macchine fotografiche e telecamere digitali in primo piano.
Fig. 5 – Caratteristica di scarica di una pila alcalina
Batterie al mercurio
Le pile che utilizzano biossido di mercurio (tensione nominale 1,35 V) hanno, o meglio avrebbero, buone caratteristiche, quali la caratteristica di scarica lineare, il mantenimento nel tempo della capacità, un buon comportamento alle alte temperature ed altre ancora. Abbiamo però usato il condizionale, perché, per motivi di protezione ambientale, le pile al mercurio (come i termometri) sono ormai state bandite e hanno quindi limitato presente e nessun futuro.
Batterie all'ossido di argento
Miglior sorte tocca alle pile che utilizzano l'ossido d'argento per il polo positivo (tensione nominale 1,5 V) utilizzate per protesi auditive, orologi, strumenti di misura, macchine fotografiche, calcolatrici, etc. Sono pile che hanno un elevatissima energia specifica riferita al volume (anche doppia rispetto alle alcaline) e sono in grado di conservare la carica a più del 90 % rispetto a quella iniziale, dopo un anno di immagazzinamento a circuito aperto.
Batterie metallo-aria
Le pile metallo (spesso lo zinco) – aria, hanno il gradevole vantaggio di essere le batterie forse meno costose in assoluto e di avere un elevato livello di energia specifica riferita al volume ed al peso (fino a 200 Wh/kg). Le pile aria-zinco non attivate hanno addirittura una durata di immagazzinamento dichiarata di dieci anni. Nonostante questi aspetti positivi, questo tipo di batteria non è particolarmente diffusa, se non per applicazioni di backup.
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