Un accumulatore , o più comunemente una batteria , è un insieme di accumulatori elettrici collegati tra loro in modo da creare un generatore elettrico di tensione e capacità desiderate. Questi accumulatori sono a volte indicati come celle o celle della batteria .
Gli accumulatori ricaricabili destinati a dispositivi elettrici ed elettronici domestici sono anche chiamati batterie .
La batteria dell'accumulatore consente di immagazzinare l'energia elettrica in forma chimica e di rilasciarla sotto forma di corrente continua, in modo controllato.
In Francia , nel linguaggio comune, la parola "batteria" spesso designa un insieme di accumulatori elettrici sebbene questo sia solo uno dei molteplici significati della parola.
L'espressione inglese battery pack è letteralmente tradotta in francese come "set di accumulatori" o "batteria di accumulatori". La traduzione letterale "batteria" o "batteria" è un anglicismo e un pleonasmo .
Le batterie di accumulatori necessarie per le auto elettriche ma anche per le auto ibride hanno seguito una continua evoluzione tecnologica e il progresso è importante; ma attualmente nessuna soluzione è del tutto soddisfacente e ogni tipo di accumulatore di energia elettrica è spesso dedicato a un tipo di utilizzo. Alcune di queste batterie sono utilizzate in comune con altri settori come l' eolico o il solare per immagazzinare l'energia prodotta in modo intermittente e distribuirla nei momenti di forte richiesta.
Le ricerche e le scoperte attuali sono molto promettenti, al punto che alcuni produttori di batterie hanno promesso un'autonomia di auto elettriche di 800 km per il decennio, grazie alla batteria al litio aria. Tuttavia, nel 2016, poche auto elettriche possono superare i 400 km senza ricarica nell'uso standard.
Gli accumulatori sono spesso cablati in serie per ottenere la tensione di batteria desiderata.
Per aumentare la corrente disponibile è anche possibile ricorrere ad un collegamento in parallelo delle celle.
La caratteristica della batteria dell'accumulatore è quindi quella di aumentare la tensione e / o la corrente disponibile in modo da corrispondere alle caratteristiche di un dato alimentatore .
La combinazione delle due tecniche può essere realizzata accoppiando più elementi:
Al fine di semplificare le descrizioni di assemblaggio delle batterie di accumulatori, viene utilizzata una notazione usuale per designare l'accoppiamento di:
Le batterie degli accumulatori sono utilizzate in molte aree:
Secondo Bloomberg New Energy Finance, la Cina ha una capacità produttiva di 217,2 GWh nel 2019 , davanti a Stati Uniti (49,5 GWh ) e Corea (23,1 GWh ). La Francia è all'8 ° posto (1,1 GWh ) grazie agli stabilimenti Saft e Forsee Power.
Nel 2019, la Commissione europea ha assegnato un sussidio pubblico di 3,2 miliardi di euro per sostenere la creazione di un progetto di business europeo delle batterie. L'obiettivo è creare un "Airbus di batterie" concentrandosi sullo sviluppo di batterie agli ioni di litio con una maggiore durata e un ridotto impatto ambientale.
La ricarica delle batterie è essenziale se le batterie devono mantenere le loro caratteristiche iniziali. In alcuni casi, il livello di carica di una batteria può essere valutato misurando la sua tensione a vuoto (senza carico).
Nel caso di tecniche più recenti, come NiMh o Litio , sono necessari metodi più sofisticati per il controllo del livello di carica, che richiede l'utilizzo di caricatori idonei. Per queste tecniche, i caricatori valutano la velocità di carica monitorando l'evoluzione della tensione di carica e tenendo conto della corrente e del tempo di carica, ( o ).
Per una batteria al piombo con una tensione nominale di 12 V :
Per una batteria ai polimeri di litio, ogni cella ha una tensione nominale di 3,7 V :
Quando un polimero di litio è composta da più celle (caso comune), e si raccomanda di non avere una differenza di tensione tra le cellule che superano 0,5 V .
Ad esempio, DT = 0,01053 T + 0,73671 per le batterie al piombo. (DT> 1 se T> 25 ° C ; DT <1 se T < 25 ° C ) . Allo stesso modo, Dch = 20/30 ad esempio se la corrente di carica nominale è di 20 A mentre la corrente di scarica massima è di 30 A (caso di cariche rapide).
Le batterie al piombo aperte (carrelli elevatori, piattaforme aeree, ecc. ) Hanno una durata di vita limitata a circa 1.500 cicli. Man mano che l'energia viene immagazzinata e rilasciata durante i normali cicli di lavoro, i cristalli di solfato si accumulano gradualmente sugli elettrodi, impedendo alla batteria di erogare effettivamente corrente. I cristalli effettivamente "soffocano" la batteria. Anche una carica di desolfatazione non sempre impedisce di dover sostituire la batteria dopo alcuni anni.
La solfatazione è una delle cause di invecchiamento di una batteria al piombo che si è scaricata per un certo tempo prima della ricarica, ma esiste anche un altro fattore di invecchiamento che è la trasformazione durante i cicli di carica / scarica della batteria. elettrodo positivo. Questo è costituito da biossido di piombo PbO 2 che cristallizza in due diverse forme (α-PbO2 e β-PbO2), una forma delle quali è costituita da piccoli cristalli, si trasforma durante i cicli nell'altra forma compresi i cristalli più grandi, che genera rigonfiamento di l'elettrodo che si disintegra.
L'Istituto svedese per la ricerca ambientale (IVL) ha pubblicato un rapporto sull'impatto ambientale delle batterie nel 2017: stima che la loro produzione generi da 150 a 200 kg di CO 2per kWh di capacità ; una batteria da 30 kWh genererebbe quindi tra 4,5 e 6 tonnellate di CO 2mentre una batteria da 100 kWh come quella montata sulla Tesla Model S P100D corrisponderebbe alla produzione di oltre 17 tonnellate di CO 2. Tuttavia, l'IVL sottolinea la forte disparità nel mix energetico a seconda del paese: sono richiesti 162 kWh di elettricità per kWh di batteria prodotta, questo può rappresentare fino al 70% di CO 2.rilasciato durante la produzione; con un mix di elettricità completamente privo di emissioni di carbonio come in Svezia, questo impatto di carbonio sarebbe ridotto del 60%. Nonostante ciò, la ricerca della massima autonomia con batterie di grande capacità contribuirebbe in modo significativo al riscaldamento globale.
Le batterie al piombo possono essere riciclate: la maggior parte dei loro componenti possono essere riutilizzati in un secondo momento, come piastre di plastica, acido e piombo. Nell'impianto di riciclaggio, la plastica della custodia verrà così separata dal piombo delle piastre e dall'acido dell'elettrolita . Quindi il piombo viene fuso in una fornace e riutilizzato per creare nuovi piatti.
Anche la plastica su un lato viene fusa e viene utilizzata per creare nuove custodie. Infine, l'acido solforico è controllato, in quanto causerebbe gravi danni se entrasse nell'atmosfera. Verrà inoltre utilizzato in seguito nella produzione di nuove batterie.
Tutto viene quindi riciclato e le perdite per l'ambiente sono molto basse, a condizione che siano depositate in luoghi previsti a tale scopo: municipi, discariche, negozi specializzati in auto o attrezzature industriali o alcuni rivenditori di rottami metallici. (A pagamento) possono Prenditene cura. In Quebec, gli ecocentri (centri municipali di riciclaggio) generalmente offrono questo servizio gratuitamente.
Per le batterie agli ioni di litio , nel 2019 alcune aziende come SNAM sono in grado di riciclare “più del 70%” delle batterie. Il restante 20-30% "viene distrutto, bruciato e alla fine resta il 2% sepolto" .
Alcuni stakeholder cinesi vogliono standardizzare le batterie per facilitare lo scambio di standard.