La solfatazione rappresenta una delle problematiche più comuni e dannose per le batterie al piombo, compromettendone l'efficienza e la durata. Questo fenomeno chimico porta all'accumulo di cristalli di solfato di piombo sulle piastre, ostacolando il normale flusso di corrente.
Le piastre sono il cuore delle batterie. In teoria, nella costruzione delle batterie c’è abbastanza materiale attivo per mantenerle operative efficacemente da 8 a 15 anni. A mano a mano che la batteria invecchia, o rimane inutilizzata per lunghi periodi, il piombo solfato si accresce sulle piastre fino al punto di creare una barriera isolante al passaggio di corrente. Alla luce della tecnologia “SOLVER Battery Maintenance System” si può affermare che in molti casi la batteria sostituita è ancora, potenzialmente, in buone condizioni. Il problema è che non si riesce più a raggiungere l’energia accumulata internamente.
Ogni elemento conosciuto dall’uomo ha un momento magnetico alla frequenza di risonanza, cioè un punto al quale i legami chimici che tengono unite le molecole per formare un cristallo possono essere rotti. La solfatazione, la causa numero uno delle sostituzioni premature di batterie al piombo, è semplicemente un cristallo di piombo solfato (PbSO4) il quale si è formato sulle piastre delle batterie al piombo. Solo un approccio mirato a distruggere la struttura del cristallo può, senza controindicazioni, rimuovere o prevenirne la formazione.
Cos'è la Solfatazione delle Batterie Piombo-Acido?
La solfatazione è un processo chimico che si verifica quando il solfato di piombo (PbSO4), normalmente prodotto durante i cicli di carica e scarica, si accumula in forma cristallina sulle piastre della batteria. Durante il normale funzionamento, il solfato di piombo si dissolve nuovamente in soluzione quando la batteria viene ricaricata. Durante la ricarica, il solfato di piombo dovrebbe riconvertirsi in piombo attivo e biossido di piombo, ripristinando la concentrazione di acido solforico. Tuttavia, in alcuni casi, il solfato di piombo non si dissolve completamente e forma depositi cristallini stabili che riducono la capacità attiva della batteria.
Tipologie di Solfatazione
- Solfatazione leggera: si verifica quando la batteria rimane scarica per un breve periodo. Può essere risolta con una ricarica completa e lenta.
- Solfatazione grave: si sviluppa nel tempo a causa di prolungata inattività o scarica profonda ripetuta. I cristalli di solfato diventano duri e difficili da rimuovere, compromettendo irreversibilmente la capacità della batteria.
Cause della Solfatazione
La formazione di cristalli di solfato di piombo può essere causata da diversi fattori:
- Scarica profonda prolungata: se la batteria rimane scarica per un lungo periodo, il solfato di piombo si stabilizza in forma cristallina.
- Sottocarica costante: un caricabatterie inadeguato o cicli di carica incompleti favoriscono l'accumulo di solfati sulle piastre.
- Mancanza di manutenzione: nelle batterie piombo-acido a elettrolita liquido, il livello dell'acqua deve essere mantenuto adeguato per prevenire il surriscaldamento e la solfatazione.
- Elevate temperature di esercizio: temperature troppo alte accelerano il processo di cristallizzazione del solfato di piombo.
Le batterie avviamento (AUTOMOTIVE) falliscono il test di carico (avviamento) per colpa della solfatazione delle piastre, la batteria è profondamente erosa, e del materiale delle piastre è caduto sul fondo della batteria. Questo accade perché le piastre, delle batterie avviamento, sono costruite per avere una alta porosità (simile al formaggio svizzero), porosità creata per massimizzare l’area superficiale delle piastre e permettere altissime intensità di corrente di scarica per tempi molto brevi (avviamento dei motori). Questo permette la costruzione di batterie molto compatte con alte capacità di erogazione di corrente per tempi brevi. Il solfato, durante la sua deposizione, entra nei pori delle piastre e si trasforma nel suo stato di cristallo espandendosi di volume. L’aumento di volume dovuto alla costituzione dei cristalli all’interno delle porosità provoca, per espansione, la rottura di pezzi della piastra. Proprio come succede con il ghiaccio nelle rocce. Un'altra causa di erosione delle piastre delle batterie avviamento, avviene quando le batterie non sono ricaricate a sufficienza (sotto-carica). La teoria sulle batterie indica che la tensione di cella deve raggiungere 2,50 volt per elemento (15 volt per nel caso di una batteria da 12 volt) per permettere alle piastre negative di formarsi. Se questo non accade, la piastra negativa rimane “debole” e soggetta a erosione per vibrazione durante il movimento del veicolo. Sulle autovetture un regolatore di tensione normalmente non eccede i 14,2 volt. La vita media delle batterie nei camion a rimorchio è di un anno. La ragione di questa breve durata di vita è dovuta la fatto che la batteria è mantenuta sempre in uno stato di sotto-carica. Nel caso di batterie trazione (MOTIVE), la costruzione della piastra piana o tubolare non presenta la porosità delle batterie da avviamento. Queste batterie sono progettate per scaricare grandi quantità di corrente per lunghi periodi di tempo; per cui la dimensione fisica delle piastre è molto grande. Non essendoci porosità, il deposito di solfato si deposita sulla parte esterna delle piastre, non permettendo una efficiente carica. Gli effetti della solfatazione determina una diminuzione delle caratteristiche di erogazione di corrente e di ricarica della batteria e riduce drasticamente il numero di cicli della batteria.
La solfatazione è la causa prima di guasto delle batterie per UPS.
Come Prevenire la Solfatazione
Per evitare la solfatazione delle batterie piombo-acido, è fondamentale adottare alcune buone pratiche:
- Caricare regolarmente la batteria: anche se non utilizzata, una batteria deve essere mantenuta in carica con un caricabatterie intelligente che regola automaticamente la tensione.
- Evitare scariche profonde: non lasciare mai la batteria completamente scarica per lunghi periodi.
- Utilizzare un caricabatterie adeguato: per le batterie AGM e batterie al gel, è importante usare caricabatterie con curve di carica specifiche.
- Monitorare la densità dell'elettrolita: per le batterie a elettrolita liquido, controllare regolarmente la densità dell'acido con un densimetro.
- Eseguire una carica di equalizzazione: questa operazione periodica aiuta a bilanciare le celle della batteria e prevenire la solfatazione.
Qualsiasi batteria carica non mantiene la sua capacità per tempi indefiniti, ma è soggetta al fenomeno della autoscarica. Ad esempio, batterie ermetiche PbCa (piombo-calcio) completamente scollegate e con temperatura ambiente di 25°C, si scaricano di circa lo 0,1% / 0,3% al giorno, mentre batterie avviamento tradizionali arrivano a perdere anche l’1% al giorno. Inoltre, l’aumento di temperatura ambiente peggiora l’effetto di scarica: ad esempio, passando da 25°C a 35°C la corrente di auto scarica raddoppia.
Questi sistemi però, anche se hanno dei test periodici di scarica, non permettono alla batteria di garantire la sua autonomia nel tempo: in quanto sistemi di alimentazione in continua non riescono a mantenere “formate” le piastre, che una volta cariche non assorbono quasi più corrente tendendo ad “addormentarsi”.
Metodi di Ripristino della Batteria Solfatata
Se la batteria ha già subito una solfatazione, esistono alcune tecniche per cercare di ripristinarla:
Carica Lenta e Prolungata
Un metodo efficace per tentare di sciogliere i cristalli di solfato è una carica lenta a basso amperaggio (2-5A) per un periodo prolungato (24-48 ore). Questo permette al solfato di piombo di riconvertirsi in materiale attivo. Se l'elettrolita è un centimetro circa sopra le piastre, è possibile rimuoverne circa 60 ml e sciogliere circa 250g. di solfato di magnesio in mezzo litro d'acqua calda. Con una siringa, inserire 60ml della soluzione e portare il caricabatteria a 14V.
Carica di Equalizzazione
Le batterie piombo-acido con elettrolita liquido possono essere sottoposte a una carica di equalizzazione, applicando una tensione leggermente superiore (14,8V per batterie da 12V) per alcune ore, al fine di ridistribuire uniformemente il materiale attivo sulle piastre.
Desolfatatori Elettronici
I desolfatatori elettronici utilizzano impulsi ad alta frequenza per rompere i cristalli di solfato di piombo, permettendone la dissoluzione nell'elettrolita. Questa tecnologia può aumentare la durata della batteria, migliorarne le prestazioni e ridurre il rischio di guasti prematuri. La ricerca dimostra che la desolfatazione ripetuta con dispositivi elettronici può aumentare la capacità della batteria fino al 96% e prolungarne la durata operativa. Una corretta desolfatazione non causa perdita di elettroliti né surriscaldamento.
RECENSIONE CARICABATTERIE DESOLFATATORE FOXSUR
Additivi Chimici e Sali di Epsom
Esistono in commercio diversi liquidi e additivi che promettono di ripristinare le batterie. Il solfato di magnesio (sale di Epsom) è tra questi. Sciogliendo circa 250g. di solfato di magnesio in mezzo litro d'acqua calda e aggiungendo 60ml alla batteria, si mira a dissolvere i cristalli di solfato di piombo. Studi scientifici dimostrano che questi metodi funzionano consentendo al solfato di magnesio di interagire chimicamente con i cristalli di solfato di piombo, riducendo la resistenza interna e migliorando le prestazioni. Tuttavia, questo trattamento non ripara i danni fisici né sostituisce la soluzione elettrolitica originale e dovrebbe essere considerato una soluzione temporanea.
È possibile rigenerare le batterie dei golf cart con sale Epsom e desolfatazione, soprattutto quando si tratta di batterie al piombo. Molti scelgono di rigenerare le batterie dei golf cart per evitare costi di sostituzione elevati e ridurre l'impatto ambientale. Nel restauro delle batterie dei golf cart si incontrano diversi tipi di batterie. Le batterie al piombo-acido allagate rimangono le più comuni. Richiedono una manutenzione regolare e spesso presentano perdite o corrosione se trascurate. Le batterie AGM, una soluzione sigillata al piombo-acido, offrono una ricarica più rapida e una maggiore durata, ma costano di più. Le batterie al piombo-acido al gel utilizzano una soluzione di gel per una protezione a prova di perdite e funzionano bene a temperature estreme.
Problemi comuni includono una ricarica impropria, che porta alla solfatazione della batteria, e danni fisici dovuti a vibrazioni o urti. La sovraccarica o la sottocarica causano solfatazione e corrosione, riducendo la durata della batteria.
Considerazioni sulla Tecnologia "SOLVER Battery Maintenance System"
I dispositivi in tecnologia “SOLVER” sono in grado di generare impulsi di corrente unidirezionale (DC) che rimuovono i depositi di solfato dalle piastre e li restituiscono all’acido della batteria come elettrolito attivo. Inoltre la tecnologia “SOLVER” aumenta il legame tra il materiale attivo (PbO2) e la griglia delle piastre. In breve, come già anticipato, gli elementi importanti in una batteria sono: le piastre e l’acido solforico. I nostri dispositivi “SOLVER” prevengono e distruggono la formazione di depositi di solfato, dissolvendoli nella soluzione elettrolitica. La tecnologia “SOLVER” lavora con ogni tipo di batteria al piombo (acido liquido, AGM, GEL, ermetiche) e mantiene le piastre pulite e un efficiente elettrolito. In questo modo le batterie si caricano più rapidamente e in modo più profondo, lavorando al massimo dell’efficienza e più a lungo possibile. Le batterie che hanno un maggiore accumulo di carica, possono ricaricarsi efficacemente erogando poi tutta l’energia accumulata.
Manutenzione e Prevenzione
Una manutenzione costante è il modo più efficace per prolungare la durata di una batteria al piombo e migliorarne le prestazioni. Una manutenzione regolare e l'uso di additivi adeguati possono aumentare la durata della batteria, ridurne la solfatazione e migliorarne le prestazioni. Per ottenere la migliore durata e le migliori prestazioni della batteria, è consigliabile scegliere le batterie agli ioni di litio (LiFePO4, NMC, LCO, LMO, LTO) anziché quelle al piombo-acido. Una manutenzione regolare, livelli corretti di soluzione e un uso sicuro degli additivi proteggono la longevità della batteria.
Nota: Battery non consiglia l'uso di "desolfatatori chimici". La maggior parte di essi è inefficace e finisce per contaminare la batteria.
Per concludere, la solfatazione delle batterie piombo-acido è un fenomeno comune che può ridurre drasticamente l'efficienza e la durata della batteria. Con una corretta manutenzione, l'uso di caricabatterie adeguati e procedure di ricarica appropriate, è possibile prevenire la formazione di solfati e prolungare la vita delle batterie. Se la batteria è già solfatata, alcuni metodi possono aiutare a ripristinarne parzialmente la funzionalità, evitando così la necessità di una sostituzione immediata.