Le tradizionali batterie al piombo per auto possono essere trascurate al giorno d'oggi con la frenesia per i veicoli elettrici agli ioni di litio batterie, ma questi piccoli ragazzi sono inestimabili meraviglie dell'ingegneria che hanno aiutato a far funzionare i veicoli decenni.
Senza le complesse reazioni chimiche all'interno della batteria da 12 V del tuo veicolo, non saresti nemmeno in grado di accendere la tua auto o tanto meno abbassare gli alzacristalli elettrici. Continua a leggere per esplorare i modi ingegnosi in cui funziona la batteria della tua auto e come si allea con l'alternatore dell'auto per rendere la tua auto un posto migliore dove trascorrere il tempo.
Come funziona una batteria per auto da 12 V?
La batteria dell'auto funziona con reazioni chimiche. Nella sua forma più elementare, trasferisce gli elettroni tra l'anodo (terminale negativo) a dove vogliono effettivamente essere: il catodo (terminale positivo). Ad esempio, la batteria al piombo utilizzata dalla maggior parte dei veicoli prende il nome dal fatto che utilizza piastre di biossido di piombo (e piombo puro) immerse in una miscela di acqua e acido solforico.
Queste batterie hanno in realtà sei celle che producono circa 2V ciascuna, motivo per cui le batterie per auto sono comunemente chiamate batterie da 12V, anche se non sono esattamente 12V. Queste sei celle sono ciascuna composta da piastre di biossido di piombo (catodo positivo) e piastre di piombo (anodo negativo) che sono immerse nella miscela acido solforico/acqua al fine di creare reazioni chimiche che alla fine favoriranno il rilascio della batteria elettricità.
Tieni presente che la batteria è composta da sei celle e ognuna ha diverse piastre. Ma al centro di questo processo c'è l'interazione tra i terminali positivo e negativo. Quando il biossido di piombo del catodo interagisce con il solfato nella miscela acida, gli ioni ossigeno vengono rilasciati nella miscela dove interagiscono con l'idrogeno per produrre acqua. Nel frattempo, sul lato negativo, il solfato reagisce con il piombo nell'anodo, creando uno strato di solfato di piombo nell'anodo e rilasciando elettroni.
Questi elettroni si accumulano nel terminale negativo e sicuramente non vogliono essere lì, ma non possono viaggiare attraverso il soluzione elettrolitica, quindi vengono instradati attraverso il terminale negativo e attraverso un circuito fino a raggiungere il positivo terminale. Questo è il principio fondamentale della funzionalità della batteria dell'auto, poiché ogni altro dispositivo ausiliario nel tuo veicolo si collega a questo circuito.
Ma questo funziona solo quando l'auto è spenta; in caso contrario, ciò che sta effettivamente alimentando l'elettronica del tuo veicolo è l'alternatore. La batteria è essenzialmente nella tua auto per alimentare il motorino di avviamento quando il veicolo è spento, ma una volta che il motorino di avviamento fa ruggire il motore, l'alternatore prende il sopravvento. L'alternatore carica anche la batteria attraverso un'inversione dei processi che hanno portato alla sua scarica.
Cosa fa un alternatore?
Come affermato in precedenza, l'alternatore sta fondamentalmente facendo il lavoro che le persone penserebbero che la batteria stia facendo costantemente. Ricorda, la batteria si scaricherà rapidamente se dovesse alimentare tutti i finestrini e la radio e praticamente qualsiasi altro dispositivo elettronico nel tuo veicolo. Quindi, la soluzione a questo è abbastanza ingegnosa.
Gli ingegneri hanno installato un generatore di corrente alternata nel tuo veicolo alimentato dal motore anziché dalla batteria. Produce abbastanza elettricità per alimentare tutti i bit elettrici del tuo veicolo. La cosa grandiosa dell'alternatore è che ricarica anche la batteria mentre il motore del veicolo è in funzione acceso perché la batteria subisce un esaurimento piuttosto pesante dopo aver svolto il suo lavoro di avviamento motore.
L'unico problema con l'alternatore è che produce corrente alternata, che deve essere convertita in corrente continua. Per risolvere questo problema, la corrente alternata viene elaborata tramite un raddrizzatore, che consente all'alternatore di pompare la corrente continua richiesta.
Quando un alternatore sta andando male, inizierai a notare segni di questo dappertutto. Ad esempio, l'elettronica del tuo veicolo non funzionerà correttamente e le tue luci potrebbero improvvisamente attenuarsi. In queste condizioni, il tuo veicolo potrebbe iniziare a lanciare un sacco di codici e anche se lo colleghi a un App OBD2, probabilmente non identificherà che il problema è in realtà l'alternatore o la batteria.
Peggio ancora, molti veicoli utilizzano moduli avanzati che sono calibrati per funzionare con tolleranze molto piccole. Se l'alternatore o la batteria si guastano, l'intera macchina potrebbe iniziare a comportarsi in modo irregolare e lanciare codici completamente estranei al problema reale: la batteria o l'alternatore guasti.
Una batteria per auto è uguale a una batteria per veicoli elettrici?
No, non sono la stessa cosa della batteria del tuo EV. Le batterie al piombo sono significativamente diverse dalle batterie agli ioni di litio presenti nel tuo veicolo elettrico. Per prima cosa, come hai già appreso, la composizione delle batterie al piombo è costituita principalmente da piombo e una miscela di acqua/acido solforico. D'altra parte, le batterie agli ioni di litio sono costituite da materiali come litio, cobalto e grafite.
Non solo questo, ma le batterie agli ioni di litio hanno una densità di energia superiore rispetto alle batterie al piombo acido, che è particolarmente ideale veicoli elettrici ad alte prestazioni e l'elettronica, dove le considerazioni sullo spazio e sul peso sono estremamente importanti.
Le batterie al piombo soffrono anche di cicli di vita inferiori rispetto alle batterie agli ioni di litio. Ciò significa che è possibile ricaricare e scaricare una batteria agli ioni di litio molte volte di più rispetto a una batteria al piombo. Questo è ovviamente un enorme vantaggio per l'uso nei veicoli elettrici, dove la batteria comprende il componente più importante e costoso e un ciclo di vita inferiore lo renderebbe inutile. Le batterie al piombo richiedono anche una manutenzione regolare per mantenerle in funzione, mentre le batterie agli ioni di litio sono relativamente esenti da manutenzione durante la loro vita.
È facile capire perché le batterie agli ioni di litio vengono utilizzate nei veicoli elettrici rispetto alle tradizionali batterie al piombo. Se i veicoli elettrici utilizzassero batterie al piombo, sarebbero follemente pesanti e privi di energia.
Le batterie al piombo hanno ancora il loro posto
Indipendentemente dagli svantaggi associati alle batterie al piombo acido, hanno il loro posto nel panorama automobilistico. Il loro costo relativamente basso rispetto alle batterie agli ioni di litio garantisce che continueranno ad esserlo utilizzato nei veicoli a benzina e in altre applicazioni in cui il costo iniziale è importante fattore.
Queste batterie alimentano i veicoli da molti anni e, anche se la tecnologia agli ioni di litio è la novità brillante, le batterie al piombo avranno sempre il loro posto nella storia dell'auto.