È successo a tutti di caricare un apparecchio o un device con batteria poi di riporlo in un cassetto e non utilizzarlo per un po’. La volta successiva in cui si vuole utilizzare questo dispositivo, però, ci si rende conto che la batteria si è scaricata pur non avendolo mai utilizzato. Ma come mai le batterie si scaricano e non riescono a rimanere cariche?
Tutte le batterie perdono carica nel tempo
Prima di approfondire come i diversi tipi di batterie si scaricano nel tempo cercheremo di spiegarti come mai le batterie non mantengono la carica. Se ci pensi le batterie sono un dispositivo davvero all’avanguardia: con queste, infatti, siamo riusciti a creare un sistema che immagazzina temporaneamente l'energia elettrica per averla a disposizione quando se ne ha bisogno. C’è però una cosa da ricordare, ovvero che l’energia non rimane ferma. Per capire come funziona possiamo paragonarla ad un gruppo di giovani scolari: i bambini vivaci si agitano spesso, vogliono correre fuori a giocare e non ne vogliono sapere di stare fermi in fila. Ecco, gli elettroni immagazzinati nella batteria sono come quegli alunni irrequieti: muoiono dalla voglia di essere liberi.
Anche quando il tuo dispositivo è completamente spento o la batteria è scollegata, come nel caso delle batterie degli utensili elettrici rimosse, questa in realtà non è davvero spenta a livello atomico. Al suo interno avviene una reazione chimica, anche se in modo molto più attenuato rispetto a quando si utilizza effettivamente il dispositivo, e questa continua attività esaurisce lentamente l'energia immagazzinata. Questo fenomeno si chiama “Autoscarica della batteria” ed è inevitabile. L’autoscarica è un processo continuo e oltre a variare in base al tipo di batteria è necessario ricordare che dipende anche dalla temperatura ambientale.
Diversi tipi di batterie si scaricano a velocità diverse
Se hai prestato attenzione al tipo di batterie utilizzate dai tuoi diversi dispositivi e alla frequenza con cui sembrano scaricarsi, probabilmente avrai notato che non tutte le batterie si scaricano allo stesso modo. Sebbene tutte le batterie soffrano di autoscarica la velocità con cui si scaricano è significativamente diversa. Ecco alcuni tipi comuni di batterie ricaricabili e il tasso di autoscarica mensile:
- Ioni di litio: 2-3%
- Nichel-Metallo Idruro (NiMH): 25-30%
- Nichel-metallo idruro a basso tasso di autoscarica (low self discharge): 0,25-0,50%
- Nichel-Cadmio (Ni-Cad): 15-20%
- Piombo-acido: 4-6%
Le batterie agli ioni di litio sono il tipo di batterie con cui la maggior parte di noi ha più esperienza. Questo è il tipo di batterie utilizzate in smartphone, smartwatch, tablet, computer portatili e un'ampia varietà di altri dispositivi elettronici di consumo come droni, action cam, altoparlanti Bluetooth e così via. Sono anche il tipo di batterie che si trovano nei veicoli elettrici. Al giorno d'oggi, poi, sono presenti anche le batterie al nichel-metallo idruro (NiMH) che sono utilizzate raramente nell'elettronica di consumo portatile, ma sono utilizzate frequentemente negli utensili elettrici poiché costano meno delle batterie agli ioni di litio.
Negli anni duemila è stato introdotto anche nuovo tipo di NiMH conosciuto come a basso tasso di autoscarica o "batterie ibride". In queste batterie il tasso di autoscarica è di appena lo 0,25-0,50% al mese e queste vengono principalmente usate nelle piccole batterie ricaricabili. Grazie all'uso di un nuovo strato separatore saturato con acqua deionizzata, se conservate a 20°C le batterie ibride trattengono il 90% della loro carica dopo 6 mesi, l'85% dopo un anno e il 70% dopo due anni. Le pile a basso tasso di autoscarica sono per questo commercializzate come ricaricabili pronte all'uso (ready–to–use) o precaricate (pre–charged). In genere le batterie a bassa autoscarica NiMH sono adatte per fotocamere digitali e altre applicazioni ad elevato assorbimento.
Le batterie al nichel cadmio (Ni-Cad) sono una tecnologia conosciuta da molto tempo ma in diversi ambiti ormai sono state superate dalle NiMH. Sebbene la velocità di autoscarica non sia particolarmente alta, le batterie Ni-Cad richiedono una maggiore manutenzione rispetto alle batterie NiMH e alle batterie agli ioni di litio. Infine, ci sono le batterie al piombo-acido che non vengono utilizzate nei dispositivi portatili a causa del loro peso elevato e dei problemi di sicurezza derivanti dal bagno di acido solforico in cui si trovano gli elettrodi di piombo. Questo dettaglio le rende poco pratiche da usare in diversi campi tranne che per applicazioni fisse. La maggior parte delle batterie al piombo, infatti, viene utilizzata per apparecchi come avviatori automobilistici o accumulatori di energia off-grid come quelli usati per i pannelli solari o per i gruppi di continuità.
Come rallentare l'autoscarica della batteria
Non è possibile interrompere completamente il processo di autoscarica delle batterie, ma è possibile eseguire una semplice operazione su tutti i tipi di batterie per ridurre la sua velocità: mantenerle in un luogo fresco. Se stai cercando di mantenere una batteria agli ioni di litio o NiMH ricaricata più a lungo, se la mantieni in un luogo fresco e asciutto potrai rallentare l’autoscarica.
Bisogna “mantenerle al fresco” entro limiti ragionevoli, ovviamente. Non mettere le batterie nel congelatore dato che problemi di condensa nel portarle dentro e fuori possono causare seri danni ai circuiti interni che si trovano nelle moderne batterie ricaricabili. Quello che bisogna fare, però, è evitare il calore. Per questo motivo potresti prendere in considerazione la possibilità di caricare e conservare le batterie degli utensili elettrici nel tuo fresco seminterrato o nella parte più fresca della tua casa, specialmente se sai di non utilizzarli per un po'.
Se le tue batterie si stanno scaricando abbastanza rapidamente da dover praticamente lasciarle sul caricabatterie per assicurarti che siano pronte per l'uso quando ne hai bisogno, allora è il momento di sostituirle. Le batterie si degradano nel tempo, anche con la massima cura, e se una batteria non mantiene più correttamente la carica dovrebbe essere riciclata e sostituita.
