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EO POWER - OTTOBRE 2021 XXIX POWER BATTERIES dispositivo è quindi usa e getta. Nella batteria secondaria, invece, la reazione è reversibi- le, per cui si parla di cicli di carica-scarica delle batterie, le quali sono riutilizzabili un numero di volte dipendente soprattutto dai materiali di cui è composto il dispositivo. In questo tipo di batteria la carica può essere completa- mente ristabilita mediante l’applicazione di un’adeguata energia elettrica. Il principio chimico-fisico di funzionamento di una pila è una reazione di ossidoriduzione: una determinata so- stanza subisce un processo di ossidazione, perdendo elet- troni, mentre un’altra sostanza subisce un processo di ri- duzione, acquistandoli. Data la sua configurazione, la pila consente di intercettare e sfruttare il flusso di elettroni tra le due sostanze, il quale genera una corrente elettrica continua. Una pila si scarica quando queste reazioni chi- miche raggiungono lo stato di equilibrio. Nelle batterie, il terminale positivo è chiamato catodo, mentre il terminale negativo è chiamato anodo. Quando colleghiamo una batteria ad un circuito elettronico, du- rante il ciclo di scarica l’anodo fornisce elettroni al circu- ito generando ioni (semireazione di ossidazione), i quali si spostano verso il catodo attraverso un elettrolita. Rag- giunto il catodo viene completata la reazione elettrochi- mica (semireazione di riduzione). Il ciclo di carica è del tutto analogo, ma ovviamente è op- posto a quello di scarica. Parametri di classificazione Ogni tipo di batteria è costituita da materiali differenti, i quali ne definiscono le caratteristiche e, di conseguenza, le rendono adatte ad uno o più ambiti applicativi. Infatti, il progettista elettronico che si trova a dover sce- gliere quale tipologia di batteria deve adottare in un cir- cuito, deve necessariamente prendere in considerazione i seguenti parametri di classificazione, che saranno carat- teristici per ogni tipo di dispositivo: • energia specifica • potenza specifica • durata (o vita ciclica) • costo • sicurezza L’energia specifica (o densità di energia) di un dispositivo si definisce come la quantità di energia immagazzinata nel dispositivo stesso per unità di massa, e nel Sistema Internazionale si misura in J/kg. Viene da sé che, parlando di batterie, il progettista è portato a preferire quelle che hanno una maggiore energia specifica, in quanto le di- mensioni (e generalmente il peso) di tali dispositivi sono minori e più adatte all’utilizzo nelle varie applicazioni. La potenza specifica è il rapporto tra la potenza erogata e l’unità di massa dalla quale viene erogata, e nel Siste- ma Internazionale si misura in W/kg. La potenza speci- fica è caratteristica della chimica e del packaging della batteria, quindi la sua misura dipenderà dai materiali che compongono la batteria stessa. Nella pratica, la potenza specifica indica al progettista elettronico quanto veloce- mente sarà disponibile l’energia contenuta nel disposi- tivo di accumulo: tanto maggiore è la potenza specifica, tanto più la batteria sarà capace di erogare velocemente l’energia richiesta dall’utilizzatore. Un altro parametro di classificazione fondamentale per le batterie è la durata, o vita, della batteria. La durata si mi- sura in numero di cicli profondi che una batteria riesce ad effettuare, ovvero il numero di volte in cui un accumula- tore riesce a scaricarsi dell’80% rispetto alla carica com- pleta, e a ricaricarsi fino all’80%. Questo è un parametro estremamente variabile, che può risentire delle condizio- ni ambientali, di utilizzo e manutenzione dei dispositivi. Riguardo ai costi, bisogna tenere in considerazione non solo il costo di acquisto (dipendente dalla reperibilità e dai materiali che compongono la batteria), ma anche dei costi di ricarica (dipendenti dal costo dell’energia elettrica e dal modo in cui viene prodotta) e dei costi di manutenzione (che comprendono le azioni fondamentali che consento- no alla batteria di durare più a lungo). Ultimo, ma non meno importante, il parametro della sicurezza: tutte le batterie, se non utilizzate, stoccate e manovrate correttamente, possono provocare danni alle persone e all’ambiente, a causa dei materiali di cui sono composte. In particolare, alcuni accumulatori contenen- ti litio si sono rivelati particolarmente instabili, e quindi Sezione di un accumulatore piombo-acido