Principali cause di morte per le batterie.

[OSMOTICO]

Per capire come costruire una batteria di lunga durata occorre innanzitutto analizzare come si deteriora una normale batteria e perchè !! ... per poi trovare un giusto compromesso col costo .
Una batteria finisce quando :
1 - uno o piu elementi sono andati in corto ;
2 - le placche positive si sono sbriciolate ;
3 - entrambe le prime 2 .
Gli effetti sono : la dimininuizione di 2 V per ogni elemento andato in corto e la perdita progressiva di capacità VIA VIA CHE LE PLACCHE POSITIVE SI SBRICIOLANO !!
Mentre le placche negative , al contrario , sono sempre in buono stato !!

Ma perchè questa differenza fra le positive e le negative ?
Per capirlo si deve analizzare nel dettaglio quali sono le reazioni chimiche che avvengono normalmente al'interno della nostra batteria :
- sul negativo sono 2 le reazioni , che quindi si compensano ad ogni ciclo di scarica e carica : durante la scarica si ha la trasformazione del piombo metallico in solfato di piombo e durante la carica dal solfato di piombo si torna al piombo metallico .
- sul positivo si hanno invece 3 reazioni le prime 2 reversibili , la terza purtroppo no che porta quindi a lungo andare alla distruzione completa della placca , queste sono : la prima , durante la scarica , che trasforma l'ossido di piombo in solfato di piombo , la seconda durante la carica trasforma il sofato di piombo in ossido di piombo , ma c'è pure una terza reazione che porta anch'essa alla formazione dell'ossido di piombo ma questa volta a partire dal piombo metallico delle griglie delle nostre povere placche , questa terza reazione avviene soprattutto alla fine della normale carica , quando cioè si passa alla fase dell'elettrolisi dell'acqua .

La prima considerazione da fare è che lo spessore eventualmente da aumentare è quello delle placche positive ... ma di quanto ?
dipende quanto è la durata che vogliamo far raggiungere alle nostre batterie : se lo spessore di 1 mm ne consente la vita da 2 a 5 anni (dipende anche da come la trattiamo) , uno spessore di 1 cm potrà garantirne almeno 20 di anni .
la seconda considerazione è che dato che succede spesso di trovare un elemento in corto dobbiamo trovare un modo migliore per isolare le placche pur garantendo comumque un buon passaggio degli ioni .

[giuseppe]

E' QUELLO CHE HO FATTO ........STIAMO A VEDERE QUANTO DURERANNO

[OSMOTICO]

OK Giuseppe , allora ci risentiamo fra 20'anni !!
... a parte gli scherzi , io vorrei con questo nuovo post cercare di fare una specie di identikit della batteria ideale dalla durata minima di 20 anni , senza preconcetti , senza scartare a priori nessuna tipologia e possibilmente senza sponsorizzare a spada tratta e ad ogni costo la propria soluzione ;
io credo che questo forum sia il luogo ideale , ricco di sperimentatori capaci , disposti a mettersi in gioco e ad investire tempo e denaro per realizzare un sogno .
Per me la batteria ideale per un impianto isola dovrebbe essere di facile costruzione , di una capacità proporzionale alla materia prima impiegata e di erogare una corrente minima adeguata all'uso che se ne vuole fare .
Ad esempio nelle batterie commerciali si hanno circa 50 A di capacità su 12 V ogni 10 - 12 Kg di batteria , io non vorrei superare i 20 Kg ...

[Dolomitico]

Giusto per dire,prima di sperimentare io ho visto che è saggio anche imparare.
Ora quello che hai scritto è corretto,ma sono cose ampiamente trattate,basta andare a rileggersele un pò.
Qui cè un manualino fatto da noi:
viewtopic.php?f=7&t=1497

Qui un manuale del 1922 che spiega bene molti passaggi,tutte le razioni e curve di carica,che abbiamo scoperto siano più alte di quello che ci viene consigliato
Oltre tutti i passaggi per riparare sistemare e capire il perchè succedono i guasti,ovviamente in inglese:
http://www.pureenergysystems.com/PESWik ... _Bible.pdf

E non per ultimo questo che analizza tutte le configurazioni possibili,o cmq già sperimentate:
http://ia902703.us.archive.org/25/items ... blrich.pdf

Come vedrai cè una bella mole di cose da leggere,sul funzionamento di un'accumulatore la base è relativamente semplice,ma durante la sua vita le variabili sono molteplici,dalla temperatura,al tasso di scarica,o peggio ancora quello di ricarica,il TEMPO di ricarica,che è sempre troppo poco nel caso del fotovoltaico.
E non per ultimo il fatto che molte batterie sono concepite alla fonte per durare poco.
Se vuoi un accumulatore a lunga durata devi fare semplicemente in modo che il positivo e il negativo non si toccano,non potrenno mai andare in corto se non cè contatto,e prevedere tutte le variabili nell'arco della vita,dagli spanciamenti,alle perdite di materia attiva.
Una batteria che dura 20 anni,una plantè,con una barra da 1 cm di piombo,ovviamente è la migliore,avendo tutto quel piombo.
[glow=green]Un'ultima cosa,non aprire un post per ogni cosa che ti viene in mente,cerca di organizzarne uno in modo che si possa discutere a ampio spettro,altrimenti ci si ritrova un mucchio di nanodiscussioni.E' per agevolare la lettura[/glow]

[OSMOTICO]

OK ... Ho visto ... Sono quindi principi ben noti fin dal'inizio del 900 , sia per la costruzione che la manutenzione ordinaria e anche il deterioramento ;
io ho ancora poca esperienza , per adesso ho aperto solo 4 batterie , ma tutte avevano le placche negative in ottimo stato , a differenza delle positive che invece sono quasi sempre sbriciolate , ma perchè nessuno ha mai pensato di aumentare la dimensioni delle griglie solo per le positive ? pensare che siano solo logiche di mercato mi sembra un po riduttivo ....
Comunque qui su questo forum ho visto che siamo in tanti a voler cercare e sperimentare ...

[maxlinux2000]

Ci hanno pensato... E molto persino.
Tanto è vero che le hanno eliminate 50 anni fa perché le batterie duravano troppi anni

[Ferrobattuto]

Ho cominciato a fare l'apprendista dell'elettrauto nel '65. A quei tempi una batteria d'auto durava minimo 6 o 7 anni, proprio perché avevano le piastre più spesse. È vero che a parità di capacita di quelle attuali pesavano di più ed erano più ingombranti, davano meno ampere allo spunto, ma duravano molto di più. Poi col passar degli anni (anzi, decenni) è aumentato il "consumismo", e quel tipo di costruzione è diventato obsoleto.
Attualmente si trovano spesso in commercio batterie di differenti dimensioni ma di pari capacità e pari erogazione di spunto. Oviamente conviene prendere quelle più grandi e più pesanti, che guarda caso spesso sono di marche più apprezzate e costano di più. Questo la dice lunga sulle "logiche di mercato"......

[OSMOTICO]

CAPPERO !!

.... Probabilmente per una vettura non ha senso dotarla di una batteria che duri 50 anni e che pesi e ingombri almeno il doppio o il triplo ... ma una durata di 6 o 7 anni sarebbe comunque auspicabile .
Altro discorso sono le batterie stazionarie , cioè quelle che interessano a noi in questo forum , in genere non ci sono problemi di peso o di spazi , ma semmai di costi !!
Quindi la soluzione , soprattutto al problema dei costi , resta l'autocostruzione , e già che ci siamo cerchiamo di pensare e quindi di progettare una soluzione semplice da realizzare e che garantisca anche una lunga durata nel tempo , anche per non dover ricominciare tutto daccapo non appena costruita l'ultima nostra batteria .

[Dolomitico]

Come vediamo tutti quanti si gira sempre lì.
Aggiungo che pure la batterie a scarica profonda sono afflitte da sta cosa dello spessore,le mie T125 che sono elementi da 240Ah non sono cmq le migliori,sono sicuramente migliori delle batterie da avviamento,ma sono a metà strada delle L16 che sono ancora una mezzavia tuttavia.
La configurazione perfetta non esiste,le tubolari non gradiscono forti tassi di scarica,e invece gradiscono alti tassi di carica (il contrario di quello che il fotovoltaico in genere fa.
Le piastre piane,se spesse garantiscono una ampia superfice,e quindi una bassa resistenza,ma tendono a perdere la materia attiva,cè poco da fare,io resto dell'idea che la migliore è la Tommasi,
viewtopic.php?f=134&t=57&start=80
è un'ibrido fra una tubolare e una piastra piana,ma non ho avuto modo di poterla realizzare.
Se cerchi una buona base,questa lo potrebbe essere,uno spesso perno centrale resistenete a moltissimi cicli,una distanza fisica fra le varie positive e negative,e la possibilita di interporre dei separatori anche rigidi che tengono con forza le celle separate.
Ormai tutto quello che si compra è fatto su misura per una data vita prevista,o si comprano batterie ultra costose,o si ripiega sull'autocostruzione.

[OSMOTICO]

Si , lo penso anch'io , un bel perno centrale spesso per il positivo , mentre per le negative si possono utilizzare la placche recuperate tali e quali , in genere non sono deteriorate , oppure ricostruire le griglie positive (come fa Giuseppe ) con lo spessore che si desidera , o ancora, come sto provando adesso io : riutilizzare la scatola di una batteria da camion con le sue 6 celle belle grosse e separarle in orizzontale , in basso la poltiglia del positivo con un elettrodo bello spesso affogato nel centro che poi risale per innestarsi nel negativo della cella successiva e in alto ben separato da una griglia in plastica rivestita da fogli separatori le placche positive ...
viewtopic.php?f=7&t=2243&start=20

[OSMOTICO]

Ho notato che nelle batterie alle quali è stato imbustato il negativo le placche positive restano libere di sbriciolarsi e finire sul fondo facendo gradualmente perdere di capacità alla batteria , mentre alle batterie in cui è stato imbustato il positivo va anche peggio : vanno con più facilità in corto circuito ...

[Dolomitico]

Questa foto che ho trovato spiega bene uno dei problemi più comuni.
Lo scarso spessore delle piastre porta nel tempo e nell'uso le piastre stesse a torcersi,e quindi a andare in corto,per quello che un fattore importante è lo spessore,che essendo maggiore è più resistente.
Anche le forti scariche e ricariche portano a questo risultato.
Questa è una batteria "marina" ovvero una batteria da avviamento maggiorata,ma non a sufficenza.

Fonte: http://solarhomestead.com/your-first-battery-bank/

[giuseppe]

altra causa la rottura di un colettore mandando la tensione a zero sotto carico . Di soliti sono sempre i colrttori positivi a rompersi

IMG_20150119_161949.jpg (145.64 KiB) Visto 8763 volte

[OSMOTICO]

In questo caso era sicuramente presente una microfrattura all'origine , nella quale si è intrufolato l'ossido
.... comunque come vedi sono sempre le positive a dare problemi !!!

[OSMOTICO]

Riflessione :
magari ci ha gia pensato qualcunaltro e io come al solito arrivo secondo, esiste un metallo o una lega o qualcosaltro di conduttivo ma resistente all'acido solforico ? ... naturalmente escludendo oro, platino, palladio ecc... perchè se il problema sono le griglie del positivo che si ossidano, le quali in realtà dovrebbero fungere solo da supporto per le materie attive, le si potrebbero costruire con qualcosa di differente dal piombo metallico.

[Ferrobattuto]

Guarda caso è proprio il piombo uno dei metalli più resistenti all'acido solforico..... Infatti una volta quell'acido si produceva per reazione con l'anidride solforica nelle "camere a piombo"

In alternativa c'è la grafite, ma è fragile e cristallina, e non so quanto possa essere utile.
Senti, la tecnologia delle batterie piombo-acido ha più di due secoli, non credi che se ci fossero state delle alternative sarebbero già uscite fuori?.....
Per ora l'unica "novità" al riguardo sono le piombo-silicio, ma ancora non sappiamo come sono fatte e se si possono accomunare alle piombo usuali.
Comunque, se ti riesce di pensare qualcosa di nuovo sull'argomento rischi..... Di fare dei soldi.

[OSMOTICO]

No non credo che farò soldi ... sarei contento solo se potessi dare il mio piccolo contributo, di sicuro non perderei tempo nel brevettare eventuali scoperte, ho gia avuto la mia esperienza in tal senso in passato, quindi le lascerei open source ...
Dunque la grafite è molto promettente ma come dici tu è fragile, l'evoluzione della grafite è il grafene che ha tutte le caratteristiche elettriche della grafite unite ad una resistenza da urlo, ma naturalmente è un materiale ancora molto costoso, esiste però una via di mezzo che sono le fibre in carbonio dove gli strati di grafite si organizzano in microtubuli di grafene, dando al materiale la resistenza che tutti noi conosciamo, ora si tratterebbe di verificare quale sia la resistenza nel tempo all'acido solforico di questo materiale.

[Ferrobattuto]

Se effettivamente nella sua molecola ci sono solo atomi di carbonio l'acido solforico non dovrebbe frgli niente, se invece per qualche ragione legata alla robustezza e all flessibilità dovessero esserci molecole polimeriche di altri elementi allora è tutto da vedere.
Comunque se fai qualche prova saremmo lieti di contribuire per il poco che è possibile.

[OSMOTICO]

SI farò qualche prova, ma prima devo documentarmi il più possibile, anche perchè una cosa è immergere una certa sostastanza in acido solforico per una settimana o due, magari con una concentrazione doppia, una cosa è l'utilizzo continuato per 20'anni.
In teoria se tutto cio funzionasse si potrebbero costruire batterie che a parità di capacità peserebbero quasi la metà in quanto si sostituirebbe tutto il piombo metallico delle griglie e dei ponticelli di collegamento con le fibre di carbonio, inoltre limitando l'uso del piombo alle materie attive si otterrebbero delle batterie virtualmente eterne.

[Hal9000]

L'idea di usare il carbonio non è nuova basta guardare le "firefly battery" di cui ho sentito parlare ormai 10 anni fà ma che ancora non ho visto nulla da comprare per provare con mano, al contratio delle nife.
Però se ben ricordo all'epoca usavano il carbonio per il negativo mentre il positivo era classico, non so se oggi è ancora così, il che mi fece ridere e domandare se avessero capito veramente quali fossero i veri problemi delle batterie al piombo...
Mi sarei aspettato che usassero il carbonio al positivo, ma forse è solo un delle tante ricerche farlocche mangia finanziamenti statali!
Ad ogni modo se posso racontare la mia esperienza il carbonio come anche l'acciaio inox resistono bene all'acido solforico quando semplicemente immersi ma prova a polarizzarli positivamente e allora vedrai che il carbonio si scoglie formando una schiuma come anche l'inox che si corrode e forma dei sali verdi, credo che sia il motivo per cui non sono riusciti ad usare il loro "foam aerospaziale in carbonio" sul positivo dove serve di più!

http://fireflyenergy.com/

Comunque come dice Ferrobattuto in altre discussioni sono già stati elencati i problemi e le possibili soluzioni ed io ho fatto le mie scelte, ad ogni modo per riassumere i problemi brevemente in ordine (a mio avviso) di importanza:

1) corti circuiti -> nessun separatore (lo dico da anni ma vedi anche Dolomitco e batteria Tommasi da cui ho preso ispirazione)
2) sfaldamento materie attive (avviene anche sulle plantè) -> contenimento meccanico materie attive contro l'elettrodo con materiali inerti (es. plastica porosa)
3) dimminuzione contatto elettrico materie/elettrodo -> materie attive già sotto forma di sedimenti sull'elettrodo usando il loro peso a nostro vantaggio come mollla che li preme sull'elettrodo (sono osdidi di piombo, pesano!)
4) corrosione del positivo -> platino oppure grossi spessori di piombo (io posso permettermi solo l'ultimo!!!)
5) interruzione dei ponti e delle parti conduttive -> colata unica della piastra dalla parte immersa negli ossidi fino al polo esterno senza giunzioni a freddo
6) rottura griglie per espansione materie attive in scarica profonda -> usare collettori a pettine verticali che si piegano ma non si spezzano, righe verticali ma senza quelle orizzonatli tipiche di una griglia
7) solfatazione -> caricare a 2,7V per elemento (vedi Dolomitico) quindi con molta elettrolisi ergo elementi ad acido liquido e rabbocchi di acqua distillata!