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Ricarica delle batterie alcaline. Fase 1: test di ricaricabilità

Pile o batterie?

Il nome esatto in italiano è pila, come la chiamò Alessandro Volta per la forma che aveva.
Era infatti costituita da dischi di diversi metalli impilati.
In questo testo la chiameremo batteria anche se è sbagliato per permettere la traduzione qualora qualcuno non di lingua italiana volesse leggere l'articolo.

Ricaricare le batterie alcaline: e' possibile?

Guardando sul web si trovano dei caricabatterie che promettono la ricarica delle batterie alcaline che tipicamente sono vendute come batterie usa e getta.
Si tratta di batterie primarie, quindi di norma non ricaricabili.
Sono anche insostituibili per alcune applicazioni in quanto non è possibile rimpiazzarle con pile ricaricabili perchè queste ultime hanno un valore nominale di tensione più basso.
Per dipanare la matassa e verificarne la ricaricabilità abbiamo fatto una serie di test su 45 batterie prese a caso fra quelle da buttare. Il test è poi stato esteso a 100 batterie con l'utilizzo del caricabatterie con datalogger che verrà presentato di seguito.
Si tratta di batterie il più delle volte lasciate nel cassetto per qualche anno, quindi sicuramente il test è da considerarsi "estremo".
Ricaricare una batteria "fresca" di scarica sicuramente da una possibilità di successo maggiore.

In rete è possibile trovare vari articoli su questo tema, il nostro è un lavoro che per certi versi verifica la fattibilità di questa operazione, coinvolgendo batterie di ultima generazione (questo studio è stato eseguito nell'anno 2017-2018).
Lo scopo finale è sia di ricarica che di predizione delle probabilità di riuscita della stessa cercando di individuare i parametri che la determinano e le metodiche migliori per metterla in atto.
Abbiamo cercato di includere nel test il maggior numero di batterie possibili per coprire tutte la casistiche.
Presupposti: Senza volerci addentrare nella chimica delle batterie alcaline (il nostro è un esperimento volto alla ricarica, per la chimica delle batterie occorre consultare uno dei tanti testi sull'argomento), ne verificheremo la ricaricabilità alimentandole con un generatore esterno, in pratica invertendo il senso della corrente che le percorre durante la scarica.
Per evitare spiacevole fenomeni di generazione di gas all'interno della batteria con conseguente possibile esplosione delle stesse utilizzeremo correnti basse, il che richiederà un lungo tempo per la possibile ricarica.
Per testare lo stato di salute della batteria si misurerà la tensione a vuoto dopo averla tenuta a riposo per un giorno e la resistenza interna.

Alla fine, una volta raccolti i dati, verrà realizzato un caricatore con microprocessore (allo scopo è stato utilizzato un arduino nano) in grado di discriminare le batterie di cui è possibile tentare la ricarica da quelle da buttare e registrando in un log tutti i dati sulla ricarica.
In questa fase modificando il software dello stesso si potrà provare anche la carica con impulsi di corrente e tracciare le curve di carica delle batterie affinando ulteriormente i dati in nostro possesso al fine di migliorare ulteriormente lo stesso caricatore.

Ricaricare le batterie alcaline: le misure

Dati sulle batterie tenendo conto di un valore medio rispetto a quelli dichiarati dai costruttori.

Capacità della batteria AA (Stilo): mediamente 2000mA/ora
Capacità della batteria AAA (Ministilo): mediamente 1000mA/ora
Capacità della batteria 9V: mediamente 250mA/ora

Esperimento: Ricarica a bassa corrente media (corrente relativamente alta che corrisponde in realtà ad 1/20 della carica accumulata dalla batteria e che richiede svariate ore per la ricarica evitando di scaldare la batteria e limitando le esplosioni o le perdite di liquido)

Corrente di ricarica 100 mA per pile AA
Corrente di ricarica 50 mA per pile AAA
Corrente di ricarica 10 mA per pile 9V
Tensione massima di ricarica 1,8V
Carica indipendente per ogni singola batteria
La carica continua fino al raggiungimento della tensione di 1,75V
La carica viene interrotta se la tensione ai capi della batteria diminuisce

ATTENZIONE: come scritto sulla confezione delle stesse, le batterie se ricaricate possono perdere liquido corrosivo, sviluppare del gas all'interno ed esplodere, certo non si tratta di una bomba a mano ma possono fare dei danni. Se volete sperimentare usate molta cautela, proteggete soprattutto i vostri occhi ma anche tutto quello che potrebbe essere danneggiato. Io allo scopo ho utilizzato un contenitore di plastica molto robusto in cui confinare la batteria in fase di ricarica.

Ricaricare le batterie alcaline: dati ricavati

Batteria	Tensione Iniziale (V)	Tensione Finale (V)	Differenza (V)	Numero celle	Differenza per cella (V)	Resistenza (Ω)	Note
N.1 Batteria AA Duracell PowerCheck	1,333	1,446	0,113	1	0,113	3
N.2 Batteria AA Super Power	1,569	1,691	0,122	1	0,122	9999	Perdita di liquido alla fine della ricarica.
N.3 Batteria AA Geonaute Thechnology	1,375	1,434	0,059	1	0,059	1,4
N.4 Batteria AA Geonaute Thechnology	1,436	1,492	0,056	1	0,056	1,2
N.5 Batteria AA Sony	1,48	1,687	0,207	1	0,207	0,41
N.6 Batteria AA Energizer (completamente scarica)	0,0117	1,611	1,5993	1	1,5993	1,6
N.7 Batteria AA Energizer	0,804	0,806	0,002	1	0,002	2,6
N.8 Batteria AA Energizer	1,47	1,774	0,304	1	0,304	0,37
N.9 Batteria AA Energizer	1,474	1,652	0,178	1	0,178	0,6
N.10 Batteria AAA Auchan	1,444	1,494	0,05	1	0,05	2
N.11 Batteria AAA Auchan	1,445	1,263	-0,182	1	-0,182	1,8
N.12 Batteria AA Energizer	1,44	1,462	0,022	1	0,022	0,5
N.13 Batteria AA Energizer	1,353	1,496	0,143	1	0,143	0,6
N.15 Batteria AAA Ikea	1,201	0	0	1	0	9999	Perdita di liquido.
N.16 Batteria AAA Ikea	1,202	0	0	1	0	9999	Esplosa durante la carica.
N.17 Batteria AA Conad Iplus	1,068	1,069	0,001	1	0,001	4
N.18 Batteria AA Conad Iplus	1,143	1,483	0,34	1	0,34	0,9
N.19 Batteria AA Conad Iplus	1,602	1,471	-0,131	1	-0,131	1,2
N.20 Batteria AA Kodak Max	0,504	1,693	1,189	1	1,189	1,4
N.21 Batteria AA Kodak Max	0,937	1,221	0,284	1	0,284	3,5
N.22 Batteria AA Kodak Max	1,192	1,271	0,079	1	0,079	1,9
N.23 Batteria AA Kodak Max	1,594	1,615	0,021	1	0,021	0,35
N.24 Batteria AA Kodak Max	1,587	1,622	0,035	1	0,035	0,37
N.25 Batteria AA Kodak Max	1,492	1,726	0,234	1	0,234	0,34
N.26 Batteria AA Alcaline senza marca	1,279	1,424	0,145	1	0,145	2,6
N.27 Batteria AA Alcaline senza marca	1,87	1,287	-0,583	1	-0,583	2,1
N.28 Batteria AAA Ikea	1,151	1,41	0,259	1	0,259	1,4
N.29 Batteria AA Duracell PowerCheck	1,312	1,41	0,098	1	0,098	1,8
N.30 Batteria AA Duracell PowerCheck	1,305	1,31	0,005	1	0,005	1,5
N.31 Batteria AAA Tianqiu Super Cell	1,405	1,426	0,021	1	0,021	3,8
N.32 Batteria AAA Tianqiu Super Cell	1,413	1,434	0,021	1	0,021	3,3
N.33 Batteria AAA Tianqiu Super Cell	1,411	1,433	0,022	1	0,022	2,8
N.34 Batteria AAA Tianqiu Super Cell	1,406	1,44	0,034	1	0,034	2,5
N.35 Batteria AAA Mitsubishi Power G Cell	0,277	1,361	1,084	1	1,084	2,4
N.36 Batteria AAA Mitsubishi Power G Cell	1,24	1,236	-0,004	1	-0,004	2,4
N.38 Batteria AAA Panasonic Powerline	1,519	1,636	0,117	1	0,117	0,38
N.39 Batteria AAA Mitsubishi	1,464	1,76	0,296	1	0,296	0,4
N.40 Batteria AAA Mitsubishi	1,464	1,742	0,278	1	0,278	0,4
N.41 Batteria AAA Bexel	1,55	1,685	0,135	1	0,135	0,5
N.42 Batteria AAA Bexel	1,552	1,686	0,134	1	0,134	0,5
N.43 Batteria AAA Mitsubishi	1,463	1,568	0,105	1	0,105	0,6
N.44 Batteria AAA Mitsubishi	1,464	1,599	0,135	1	0,135	0,55
N.45 Batteria 9V Sony	6,801	9,36	2,559	6	0,4265	30
N.13 Batteria 9V Golite (non si sa se è alcalina)	8,687	8,939	0,252	6	0,042	42
N.14 Batteria 9V GP Super	8,996	10,52	1,524	6	0,254	21
N.37 Batteria 12V Duracell MN21/23	7,92	0	0	8	0	9999	Batteria particolare, poco diffusa, testata solo per curiosità. Esplosa durante il tentativo di ricarica con proiezione di svariati frammenti.
	Nota: colore rosso= batteria con tensione inferiore a quella di targa	Nota: colore verde= batteria con valore di carica finale superiore al valore di targa.			Nota: colore verde= batteria con incremento di carica di almeno 100 mV.

Come vedete abbiamo cercato di testare e ricaricare il maggior numero possibile di batterie. I dati che sono emersi da queste misure sono i seguenti:

Abbiamo testato il metodo di ricarica in corrente continua quindi i valori che abbiamo ricavato si riferiscono a questo metodo. Esistono caricabatterie che ricaricano ad impulsi, altri che intervallano la ricarica con periodi di riposo, questi metodi verranno testati in articoli successivi con l'ausiolio di una scheda progettata allo scopo con data recorder.
Non cercate di ricaricare delle batterie completamente scariche: tempo perso. Quindi se quando misurate la tensione questa è inferiore a 1,4V se riuscite nell'impresa è un miracolo, le batterie con tensione pari o superiore a 1,5V sono quasi sempre ricaricabili.
Quando la batteria da ricaricare presenta una resistenza interna alta (superiore a 0,5-0,6 Ω) indipendentemente dal valore di tensione ai capi è da buttare.
Ricordatevi che non esistono due batterie uguali, tutte le batterie a parità di utilizzo, di scarica e di ricarica si comportano in modo diverso.

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