Tipi di batterie

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La grande quantità di tipi di batterie a secco disponibili evidenzia che nel tempo sono stati sviluppati molti standard, differenziati sia da parte dei costruttori sia in ogni paese, prima che fossero emesse norme internazionali sulle caratteristiche chimiche, elettriche, dimensionali e costruttive. Attualmente norme tecniche per le dimensioni e le caratteristiche chimiche ed elettriche delle batterie sono pubblicate da organizzazioni come la Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC) e l'American National Standards Institute (ANSI). Alcuni tipi di batteria già presenti sul mercato sono stati inclusi negli standard internazionali data la loro ampia diffusione.

La nomenclatura per una batteria deve comprendere: le dimensioni, le caratteristiche fisiche, la chimica utilizzata, le modalità dei terminali di connessione e altri particolari costruttivi; negli ultimi anni per alcuni tipi di batterie si è resa necessaria la diffusione di specifiche norme di utilizzo, che sono di particolare importanza sia per una maggiore durata delle batterie, sia per la sicurezza degli utilizzatori. Altro argomento importante riguarda lo smaltimento delle batterie giunte al termine della loro vita utile, infatti i materiali impiegati nella loro costruzione sono tutti inquinanti - in una misura che dipende dalla tecnologia chimica utilizzata e molti paesi possiedono normative sullo smaltimento e relativa legislazione, anche di carattere penale.

La dimensione di una batteria e il suo formato non sono gli unici elementi da prendere in considerazione per la sua sostituzione; infatti le batterie possono avere caratteristiche differenti e l'intercambiabilità deve tenere conto di tutti i parametri disponibili.

Una batteria può essere costituita da una, due o più celle in un unico involucro, come - ad esempio - la 2CR5 (due celle al litio) o la 4LR44 (quattro cellule LR44), o la 1604 (batteria da 9 volt, che ha sei celle).

La tensione nominale di una batteria (espressa in volt - V), dipende dalla tecnologia chimica che utilizza, e non dalla sua dimensione fisica che, diversamente, influenza la sua corrente (espressa in ampere - A). Ad esempio, le batterie primarie (ovvero, non ricaricabili) alcaline hanno una tensione nominale di 1,5 volt. Le batterie secondarie (ovvero, ricaricabili) al NiCd (nichel-cadmio) e al NiMH (nichel-metallo idruro), tipicamente hanno una uscita di 1,25 volt per cella. Conseguentemente, una eventuale sostituzione di una batteria primaria con una di uguale forma e dimensione ma di tipo secondario, potrebbe in effetti impedire il regolare funzionamento di dispositivi destinati a essere alimentati con batterie primarie, data la riduzione della tensione a disposizione.

Perciò, la denominazione completa della batteria individua non solo le dimensioni, la forma e la disposizione dei terminali di connessione elettrica della batteria, ma anche la chimica (e quindi la tensione per cella); ad esempio, una batteria CR123 è sempre con tecnologia chimica LiMnO2 ('litio') e, conseguentemente, con una tensione nominale di 3V.

Queste le principali batterie e relative tecnologie utilizzate (la produzione di batterie al mercurio è cessata):

• Batterie alcaline
• Batterie al litio (Li-Ion)
• Batterie al litio-polimero (Li-Po)
• Batteria al litio-ferro-fosfato (LiFePO4)
• Batteria litio-titanato (LTO)
• Batteria al litio-ossido di cobalto (LiCo2O4)
• Batteria al litio-ossido di manganese (LiMn2O4)
• Batteria al litio-zolfo (LiS)
• Batterie al nichel-cadmio (Ni-Cd)
• Batterie al nichel-metallo idruro (Ni-MH)
• Batterie zinco-carbone
• Pila zinco-aria

Queste batterie sono tutte a cella singola.

Le alcaline o a zinco-carbone danno ai morsetti circa 1,5 volt a cella se nuove, altri tipi ne possono dare da 1,2 V (b. al nichel-cadmio) a 3,0 V (b. al litio).

Nome comune	Chimica	Nome IEC 60086	Nome ANSI	Capacità tipica (mAh)	Tensione nominale (V)	Note	Immagine con dimensioni e connessioni elettriche
AAAA (Microstilo)	Alcalina	R8D425	25	500-600	1,5	Utilizzata in piccoli dispositivi come puntatori laser, penne a LED, stilo per computer alimentati, glucometri
AAA (Mini stilo)	Alcalina	LR03	24A	1200	1,5	Introdotta nel 1911, ma aggiunta come standard ANSI nel 1959.
	Zinco-carbone	R03	24D	540	1,5
	Ni-MH	HR03		800-1200	1,2
	Ni-Cd	KR03			1,2
	Li–FeS2	FR03	24LF
	NiOOH	ZR03
	NiZn			550	1,6
AA (Stilo)	Alcalina	LR6	15A	2700	1,5	Introdotta nel 1907, ma aggiunta come standard ANSI nel 1947.
	Zinco-Carbone	R6	15D	1100	1,5
	Ni-MH	HR6	1.2H2	1700-2700	1,2
	Ni-Cd	KR157/51	1.2K2	600-1000	1,2
	Li–FeS2	FR6	15LF	3000
	NiOOH	ZR6
	NiZn			1500	1,6
C (Mezza torcia)	Alcalina	LR14	14A	8000	1,5	Può essere rimpiazzata con una batteria AA, che possiede un'altezza quasi identica, preferibilmente usando un apposito involucro di plastica (stub case), per compensare la rilevante differenza di diametro.
	Zinco-Carbone	R14	14D	3800	1,5
	Ni-MH	HR14		4500-6000	1,2
	Ni-Cd	KR14			1,2
	NiOOH	ZR14
D (Torcia)	Alcalina	LR20	13A	12000	1,5	Introdotta nel 1898 come la prima batteria per torcia elettrica.
	Zinco-Carbone	R20	13D	8000	1,5
	Ni-MH	HR20		2200-12000	1,2
	Ni-Cd	KR20		4000	1,2
	NiOOH	ZR20

Nome comune	Chimica	Nome IEC 60086	Nome ANSI	Capacità tipica (mAh)	Volt nominali (V)	Numero di celle	Note	Immagine con dimensioni
4,5 volt	Alcalina	3LR12	3LR12	6100	4,5	3	Batteria introdotta nel 1901. Molto comune in Europa continentale fino agli anni '70. Generalmente è composta da 3 pile tipo B poste in serie.	Altezza:67 mm Larghezza:62 mm Spessore:22 mm
	Zinco-Carbone	3R12	3R12	1200	4,5	3
9 volt o transistor	Alcalina	6LR61	1604A	565	9	6	Aggiunta come standard ANSI nel 1959	Altezza: 48,5 mm Larghezza: 26,5 mm Spessore: 17,5 mm
	Zinco-Carbone	6F22	1604D	400	9	6
	NiMH	6HR61	7.2H5	175-300	7,2 - 8,4 - 9,6	6 - 7 - 8
	NiCd	6KR61	11604	120	7,2 - 8,4 - 9,6	6 - 7 - 8
	Li		1604LC	1200	9	3
	Li-Poly ricaricabile			500

L'utilizzo iniziale per questo tipo di batterie era quasi esclusivamente limitato alle fotocamere a pellicola fotografica nei formati 35 mm e APS-C. Dopo il 1985 si è poi diffuso ad altri dispositivi (ad esempio, sensori di presenza per sistemi antifurto o sensori per la rilevazione di fumo o sostanze chimiche). L'idea iniziale era di ottenere la riduzione dell'ingombro e peso della fotocamera alimentata da 2 batterie stilo tipo AA con una CR123A, in virtù del miglior rapporto tra energia, peso e ingombro tipici del litio. Tale soluzione era in contrasto con la difficile reperibilità delle batterie al litio e dei costi eccessivi, in parte dovuti al numero ristretto di produttori: Sanyo, Panasonic e Duracell. Oggi tale batteria risulta in parziale dismissione anche se i costi si sono ridotti del 75% circa. Ma questo formato di batteria ha aperto la strada alle nuove batterie ricaricabili tipo 16340 (Ioni di litio) di pari ingombro, che stanno incominciando a diffondersi su mercato.

Batteria al litio di forma cilindrica.

Nome comune	Chimica	Nome IEC 60086	Nome ANSI	Capacità tipica (mAh)	Volt nominali (V)	Immagine con dimensioni e connessioni elettriche
CR123A	Litio	CR17345	5018LC	1500	3
	Litio ricaricabile			700	3,6

Nelle batterie a bottone il polo positivo è formato dalla parte inferiore e dalla superficie laterale, mentre quello negativo è formato dalla parte superiore all'interno del cerchio scuro.

Il prefisso "CR" indica che sono celle al diossido di manganese e litio; tuttavia è possibile trovare anche il prefisso "BR", che identifica le celle al monofluoruro di carbonio (polimerico) e litio.

Tutte queste batterie al litio forniscono 3 volt sotto carico, mentre quando il circuito è aperto la tensione è di 3,6 V.

La serie SR di batterie sono all'ossido di argento e forniscono una tensione di 1,55 volt, mentre la serie LR sono alcaline e forniscono 1,50 V. Il prefisso "SG" indica che la batteria è una versione all'ossido di argento di una batteria alcalina con prefisso "AG". Poiché non c'è una regola universale sull'uso di queste quattro designazioni, esse sono intercambiabili e si può facilmente trovare la stessa batteria ma con designazioni diverse. L'unica differenza è che le batterie all'ossido di argento normalmente hanno il 50% di capacità in più di quelle equivalenti alcaline e solitamente anche una tensione costante, mentre quella delle batterie alcaline diminuisce con l'uso; tuttavia le seconde sono più economiche delle prime. Per dispositivi che richiedono una tensione costante si usano di solito le batterie all'ossido di argento.

Le batterie che seguono la norma IEC 60086-3 prendono il suffisso "W".

Nella tabella la lettera "L" identifica le batterie alcaline, mentre la "S" quelle all'ossido di argento.

Le batterie zinco-aria a bottone usano l'ossigeno nell'aria come elettrodo e hanno un'elevata capacità in rapporto alla loro dimensione. Ognuna di esse necessita di circa 1 cm³ di aria al minuto per scaricarsi a 10 mA. Queste batterie sono usate comunemente negli apparecchi acustici. Normalmente hanno un cappuccio che tiene separata l'aria dall'altro elettrodo (fatto di zinco); alcune settimane dopo aver rimosso la copertura, la batteria si esaurisce. Sotto carico forniscono una tensione di 1,2 volt.

La 18650 è un tipo di batteria ricaricabile agli ioni di litio (LiIon), viene utilizzato in molte batterie per computer portatili, utensili elettrici a batteria, alcune auto elettriche, scooter elettrici, nella maggior parte delle bici elettriche (e-bike), in sigarette elettroniche e torce a LED.

Attorno all'anno 2000 l'uso di questo tipo di accumulatore nei "pacchi batterie" per computer portatili ha sostituito completamente quelle al nickel-cadmio. I principali promotori di questo tipo di accumulatori sono le aziende Sanyo, Sony e Panasonic; inizialmente venivano prodotte solo in Giappone.

La tensione di lavoro di una 18650 va da 4,2 V a piena carica a 3~3,2 V, quando bisogna interrompere la scarica per evitare che si danneggi. Viene dichiarata con una tensione nominale pari al valore medio di 3,6~3,7 V e va caricata a una tensione massima di 4,2 V. Con tensioni superiori può incendiarsi e anche esplodere. Le sue dimensioni fisiche si aggirano sui 65 mm per 18 di diametro (da cui la sigla che le identifica).^[4]

Spesso più elementi di 18650 vengono assemblati in serie per ottenere tensioni fino a 48 volt o superiori (vedi p.e. battery pack per bici elettriche), mentre per aumentare la corrente vengono assemblati in gruppi connessi in parallelo (o serie-parallelo) di 2 o più elementi ciascuno. Queste batterie vengono assemblate nei battery pack mediante giunzioni metalliche con una procedura di saldatura elettrica a 4 punti per ogni elettrodo. Allo scopo di ottenere un'elevata affidabilità del pack, le celle 18650 vengono selezionate e accoppiate con tolleranze molto strette, mentre per ottenere tempi di ricarica rapidi con un elevato grado di sicurezza, vengono inseriti nei pack alcuni sensori di temperatura tipo NTC connessi ai circuiti elettronici di controllo della corrente di ricarica. Inoltre per migliorare ulteriormente l'affidabilità della singola cella, sono stati sviluppati dei circuiti elettronici di protezione da integrare in serie al polo negativo degli elementi che compongono la batteria, questi circuiti controllano la massima corrente erogata, la minima tensione di scarica e la massima tensione di ricarica.

Infine vanno citate per completezza le diffuse batterie ricaricabili per cellulari agli ioni polimeri di litio, di forma personalizzata, in quanto i produttori di cellulari cercano di assemblare una batteria quanto più grande possibile e il più sottile possibile, adattandola agli spazi disponibili del loro prodotto. La caratteristica principale è determinata da tre poli di contatto di cui due soltanto portano tensione, mentre quello centrale serve a testare lo stato di scarica, durante il funzionamento o lo stato di ricarica durante la ricarica. Tutte hanno tensione di 3,6 — 3,7 volt mentre la capacità ormai supera abbondantemente il migliaio di mAh per i cellulari più piccoli e arriva a più di 5000 mAh per quelli dal display più grande.

Le già citate batterie LiPo (Polimeri di litio) hanno la caratteristica di poter erogare enormi correnti di scarica, potendo vantare una resistenza interna molto bassa. Questa caratteristica le rende estremamente utili in campi come il modellismo dinamico aereo, terrestre e navale, dove sono richieste elevate potenze specifiche con pesi e dimensioni ridotti e per brevi periodi. La capacità di scarica (C-Rate), indicata dalla lettera C, è solitamente pari a 20 volte la capacità nominale (20C) ma può arrivare anche a 130C per assorbimenti impulsivi e 60-70C per assorbimenti continui. Anche la velocità di ricarica è molto alta, potendo arrivare a caricare completamente una batteria in soli 6 minuti.

• Batteria ricaricabile
• Pila (elettrotecnica)
• Pila a mercurio

• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su tipo di batterie

• (EN) Maxell Micro Battery Cross Reference (PDF), su maxell.co.jp. URL consultato il 10 luglio 2010 (archiviato dall'url originale il 5 luglio 2010).
• (EN) Duracell Technical OEM Data Sheets, su duracell.com.
• (EN) Energizer/Eveready Data Sheets, su data.energizer.com. URL consultato il 10 luglio 2010 (archiviato dall'url originale il 1º ottobre 2005).
• (EN) Energizer/Eveready European Data Sheets, su data.energizer.com. URL consultato il 10 luglio 2010 (archiviato dall'url originale il 13 settembre 2007).
• (EN) Panasonic lithium Coin cells Specifications, su panasonic.ca. URL consultato il 10 luglio 2010 (archiviato dall'url originale il 6 luglio 2011).
• (EN) Panasonic Data Sheet on Poly-carbonmonofluoride lithium coin batteries (PDF), su panasonic.com.
• (EN) Brand Neutral Drawings Of Common Batteries Based On ANSI C18-2007, su batteryholders.org.
• (EN) EU Report on battery labeling (PDF), su ec.europa.eu.

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