LE BATTERIE DA AVVIAMENTO 1. Principio di funzionamento 1 Le batterie da avviamento comunemente usate su moto e scooter della gamma SYM sono batterie al piombo, il cui elemento base è la cella, costituita da: - una coppia di piastre; - anodo e catodo; - l elettrolito (ovvero il liquido in cui sono immerse). La piastra positiva è costituite da diossido di piombo (PbO2), la negativa da una lastra di piombo metallico (PB); il processo chimico che genera corrente elettrica viene attivato solamente quando le piastre sono immerse nell elettrolito, soluzione di acido solforico ed acqua distillata. Questa soluzione è in grado di trasportare cariche elettriche attraverso uno spostamento di ioni che determina una differenza di potenziale (d.d.p.) in prossimità della superficie di contatto, provocando un movimento di cariche elettriche. Quando le moto sono nuove, la batteria a corredo viene fornita non attivata. Per attivarla è necessario aggiungere la soluzione acida; allo stesso modo le batterie fornite come ricambio sono vendute non attivate. Per attivare una batteria è necessario versare l intero contenuto dell acido in dotazione al suo interno e lasciare che il processo chimico si svolga. Poiché nella fase iniziale viene rilasciato calore a gas, è necessario: - che alla prima attivazione la batteria sia lasciata aperta (senza tappi) per almeno 6 ore; - che l attivazione venga effettuata in luogo ben areato; - che durante il processo di attivazione sia ricaricata a bassa tensione Una volta attivata, la batteria viene infatti caricata applicando una tensione tra le due piastre e causando la riduzione di un elettrodo e l'ossidazione all altro. Durante l uso del veicolo il motore fornisce tramite il regolatore di tensione (che ha la funzione primaria di trasformare la corrente alternata fornita dal motore in corrente continua) la giusta intensità di corrente per mantenere la batteria in stato di carica.
2 2. Caratteristiche primarie Le caratteristiche primarie di una batteria sono: La capacità: si esprime come la quantità di ampere/ora (Ah) che la batteria è in grado di fornire e viene generalmente calcolata partendo da una base di 10 ore. Ciò significa, ad esempio, che una batteria da 7Ah può scaricarsi fornendo 0,7 ampere in 10 ore. Convenzionalmente si utilizzano 10 ore come tempo di scarica in quanto un carico eccessivo in tempo limitato (citando l esempio sopra un carico errato potrebbe consistere in 14Ah in 30 minuti) danneggerebbe la batteria. Eccetto tempi di scarica brevi, quale quello necessario all avviamento, generalmente una batteria non dovrebbe fornire corrente superiore al 20 % della propria capacità. Per questo motivo è necessario che il motorino di avviamento non venga attivato per più di 5 secondi se non intervallando una pausa di almeno 30 secondi. Per aver un idea del possibile consumo in Watt applicabile ad una batteria, è necessario moltiplicare gli Ampere per i Volt (7Ah x 12V = 84Watt) La corrente di spunto in una batteria è la massima corrente di picco fornibile per un tempo limitato (al massimo 5 o 10 secondi per le batteria di grosso amperaggio) ed è utilizzata per l avviamento. Questa corrente è in genere 6 o 8 volte la capacità nominale della batteria; una batteria da 7Ah potrà fornire quindi corrente istantanea pari a 56 Ampere. Attenzione: un carico eccessivo di corrente può deformare le piastre fino a mandarle in cortocircuito danneggiando la batteria irrimediabilmente.
L impianto elettrico di ogni veicolo è proporzionato alla capacità della batteria utilizzata e al circuito di ricarica: nel caso in cui la batteria di una moto si scarichi, non utilizzare mai i cavi collegati ad un auto. La capacità di una batteria da auto è mediamente circa 10 volte superiore a quella di una moto: ciò significa che la sezione dei cavi di una moto risulta sottodimensionata di circa 10 volte rispetto a quella di un auto. Considerando poi la corrente di spunto di una batteria auto rispetto a quella di una moto, la possibilità di danneggiare irrimediabilmente sia l impianto elettrico della moto che gli organi elettronici (quali centralina, strumentazione ecc..) è altissima. 3 Il tipo di batteria utilizzata da Sym è generalmente del tipo sigillato, comunemente definito a manutenzione zero. In realtà con manutenzione zero si intende solamente il fatto che, al contrario della batterie dotate di tappi e tubo di sfiato, non vi è la necessità di monitorare costantemente il livello dell elettrolito. Ogni tipo di batteria, anche le più moderne batteria al litio, necessita infatti di una corretta manutenzione. 3. La manutenzione La manutenzione delle batterie al piombo utilizzate sui veicoli SYM è estremamente semplice e consiste nel mantenere il livello di carica al 100%, ricaricando la batteria almeno una volta ogni 2/3 settimane se la moto non viene utilizzata per almeno 20k km. La ricarica periodica è necessaria per evitare il processo di solfatazione (vedi paragrafo 5); durante il processo di ricarica le molecole del solfato di piombo (PbSO4) formatesi durante la scarica vengono infatti nuovamente scomposte ripristinando l iniziale concentrazione di acido solforico nell elettrolita. A tal proposito esistono diversi tipi di carica batteria, tra cui quelli rapidi. Un carica batteria errato può però danneggiare irrimediabilmente la batteria. La sorgente di carica non dovrebbe infatti superare il 10% della capacità nominale della batteria, mentre la tensione deve essere di almeno 2,3 V per elemento. Una batteria da moto viene generalmente ricaricata tra i 13,5 V ed i 14,5V, mentre può essere mantenuta al 100% utilizzando i cosiddetti manutentori di carica, che forniscono un amperaggio di mantenimento minimo ma a lungo. L uso di caricatori rapidi e di booster è altamente sconsigliato.
Un ulteriore accorgimento, che può essere eseguito una volta all anno, è di cospargere i morsetti con prodotti specifici di protezione (Sym consiglia l utilizzo di Accu protect di Motorex). Il morsetto positivo (+) della batteria tende infatti, per questioni chimiche, a solfatarsi, diventando di colore bianco e cosparso da cristalli (solfato bianco di piombo). Questo composto chimico tende nel tempo ad isolare la batteria dal circuito della moto, abbassando la massima corrente di spunto che la batteria può dare ed incidendo così negativamente sull avviamento. 4 4. L auto scarica Il processo di auto-scarica della batteria è aggravato quando la batteria è collegata all impianto elettrico della moto. Nelle moto infatti vi sono alcuni componenti (quali la strumentazione) che sono continuamente alimentati. Ma anche nel caso in cui la batteria sia scollegata, a temperatura ambiente e con umidità ambiente normale il processo di scarica è l 1% al giorno. Aumentando la temperatura l effetto di scarica aumenta: ad esempio, passando da 24 C a 35 C la corrente di auto scarica raddoppia. A freddo il fenomeno diminuisce, ma nel caso in cui la batteria sia scarica vi è il rischio di congelamento dell elettrolito. Carica percentuale Densità elettrolito Temperatura di congelamento 100 % 1.28 Kg/l -60 C 75 % 1.225 Kg/l -37 C 50 % 1.200 Kg/l -27 C 25 % 1.150 Kg/l -15 C 0 % 1.050 Kg/l -3 C La tabella seguente indica invece come valutare lo stato di carica della batteria misurando semplicemente il voltaggio d uscita. Per una veritiera esecuzione del test è necessario che la batteria sia in stato di no-stress da circa 12 ore (quindi senza che sia stata caricata o collegata al veicolo). Carica percentuale Voltaggio 100 % 12.7 75 % 12.4 50 % 12.2 25 % 12.0 Scarica 11.9
5. La solfatazione La solfatazione delle piastre è la causa più comune di deperimento delle comuni batterie al Piombo. Durante il processo chimico di scarica, sulle piastre si forma solfato di piombo in forma cristallina (ovvero un sale). Più il processo di scarica aumenta, più aumenta la quantità di solfato sulle piastre fino a diventare uno strato biancastro di solfato bianco di piombo (PbSO4). Quando il processo raggiunge il culmine, le celle vengono isolate e si interrompe completamente l attività elettrochimica della batteria, che diviene quindi irrecuperabile. Va sottolineato che anche scariche parziali, ma prolungate e ripetute nel tempo, danno origine allo stesso fenomeno. 5 Piastra solfatata Piastra nuova Piastra solfatata (immagine ingrandita) Come si può notare nelle foto sopra, quando la piastra è solfatata il solfato di piombo ricopre parte della piastra; essendo un non conduttore, di fatto la piastra viene prima isolata in alcune aree (diminuendo quindi la sua capacità), poi totalmente.
L unico sistema per prevenire il processo di solfatazione è mantenere la batteria in uno stato di carica ottimale, ovvero mantenerla tra i 13,1 ed i 13,9 Volt. In questo caso i mantenitori di carica elettronici sono da preferirsi a cariche continue intervallate nel tempo in quanto il susseguirsi di ricariche incide comunque sui cicli di vita (carica/scarica). Rischio della ricarica con carica-batterie tradizionali è che raggiunta la carica completa si continui a fornire energia alla batteria; così facendo non si ha ulteriore incremento di carica, ma l energia fornita produce solamente ulteriore elettrolisi delle molecole d acqua presenti nella soluzione (elettrolita) formando idrogeno H2 e Ossigeno O2 allo stato molecolare (gas), condizione questa estremamente pericolosa in quanto la miscela dei due gas ad elevate concentrazioni può risultare esplosiva. 6