processo di ricarica della batteria al Piombo

La casa della batteria Snc di Formica Antonio & C.

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Durante la fase di ricarica di una batteria al piombo avviene un processo inverso a quello
appena descritto.

Collegando ai due elettrodi un generatore di corrente si ha il passaggio di elettroni
dall’elettrodo positivo al generatore e da questo all’elettrodo negativo.

Per maggiore chiarezza vale la pena ricordare che sebbene convenzionalmente si consideri
che la corrente elettrica in un circuito, in regime di corrente continua, fluisca dal polo
positivo verso il polo negativo, in realtà, fisicamente, la corrente elettrica in un elemento
conduttore è costituita da un flusso di elettroni che, avendo carica negativa, si muovono
sempre dal polo negativo verso quello positivo.

Nel caso della ricarica di un accumulatore quanto affermato potrebbe sembrare non vero
in quanto, come detto, gli elettroni in questo caso si spostano dall’elettrodo positivo a
quello negativo, ma ciò avviene a causa di una forza esterna che compie un lavoro, infatti
è la forza elettromotrice del generatore a contrastare il normale flusso e ad imprimere alla
corrente un verso opposto a quella che normalmente la corrente stessa ha nella fase di
scarica.

Vediamo adesso che cosa accade ai due elettrodi.

Sull’elettrodo negativo l’afflusso di elettroni provoca la “riduzione” degli ioni Pb2+ con la
deposizione sull’elettrodo stesso di atomi di piombo metallico (Pb) e la formazione di ioni
SO4
2- conseguente alla scomposizione del solfato di piombo (PbSO4) che si era formato
nella fase di scarica.
Sull’elettrodo positivo la sottrazione di elettroni provoca “l’ossidazione” degli ioni Pb2+ in
ioni Pb4+ che reagendo con gli ioni O2-
presenti in soluzione per la dissociazione
elettrolitica dell’acqua depositano di nuovo diossido di piombo (PbO2) sull’elettrodo
positivo liberando in soluzione ioni H+
che vanno a bilanciare gli ioni SO4
2-
ottenuti dalla
dissociazione del solfato di piombo, di conseguenza si viene così a ripristinare
gradualmente l’iniziale concentrazione di acido solforico nella soluzione elettrolita con la
contemporanea scomparsa del solfato di piombo.

Il processo di ricarica si può considerare ultimato quando tutte le molecole del solfato di
piombo (PbSO4) formatesi durante la scarica sono state nuovamente scomposte
ripristinando l’iniziale concentrazione di acido solforico nell’elettrolita.

Se, raggiunta questa condizione (carica completata), si continua a fornire energia alla
batteria non si ha ulteriore incremento di carica ma l’energia fornita produce solamente
ulteriore elettrolisi delle molecole d’acqua presenti nella soluzione con la formazione a
questo punto di 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.

Poiché non vi è un confine preciso tra i due processi chimici bisogna sempre considerare
che durante la fase di carica di una batteria al piombo (specialmente nella fase finale della
carica) si forma sempre del gas ed è quindi importante che l’ambiente in cui avviene la
ricarica sia opportunamente “ventilato” specialmente se la batteria è del tipo “a vaso
aperto”, peraltro questa necessità è stata recentemente recepita dalle normative anche nel
caso di utilizzo di batterie ermetiche (norma CEI 21-6/3).
La normativa indica la portata d’aria minima richiesta per una corretta ventilazione in
funzione del tipo di batteria e della corrente di carica secondo la formula:

? P (m3
/ora) = 0,05 * I * N * k

Dove:

P = Portata d’aria in m3
/ora
I = Corrente di carica (per carica a 2,4 Volt/elemento)
N = Numero elementi di cui è composta la batteria
K = Coefficiente per % di antimonio (K=1 se >3%, K=0,5 se <3%)

E’ inoltre importante che il processo di carica non si protragga oltre il necessario in quanto
oltre alla formazione di gas pericolosi vi è anche l’effetto, non secondario, della perdita di
acqua dalla soluzione con la conseguente variazione della densità e del livello
dell’elettrolita rispetto ai valori ottimali nel caso di batterie con elettrolita liquido o di
formazione di bolle di gas che rimangono imprigionate in modo irreversibile nell’elettrolita
nel caso di batterie al gel.

Senza scendere nel dettaglio e nell’analisi dei complicati processi chimico-cinetici che
avvengono è comunque intuitivo comprendere che oltre alla durata del ciclo di ricarica
anche l’intensità della corrente di carica ha la sua importanza in quanto una troppo elevata
corrente di carica può aumentare i rischi di cui sopra specialmente nel caso di batterie con
elettrolita al gel dove la “mobilità” degli ioni risulta ridotta o nel caso di batterie ermetiche
in cui la formazione troppo rapida di gas può causare eccessive pressioni e aumenti
eccessivi di temperatura che possono portare al prematuro deterioramento della batteria
stessa.

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