(Quasi) Tutto sulle batterie
Perché penso di poter parlare di batterie? Perché il mio lavoro di tutti i giorni comprende anche l’attività di progettazione, installazione e manutenzione di batterie di accumulatori per sistemi di telecomunicazioni. Chiaro, ho a che fare con batterie molto grandi, ma la tecnologia è la stessa.
Perché voglio parlare di batterie? Perché sono nostre compagne quotidiane nella fotografia, presenti nella nostra fotocamera in ferma di accumulatori agli ioni di litio o nei nostri flash nella forma di batterie, ricaricabili o meno. Pertanto di descriverò le caratteristiche dei tipi normalmente utilizzati da noi fotografi e vi darò degli utilissimi consigli su come trattarle per ottenere il massimo, sia come durata che come energia erogata. Non facciamoci lasciare a piedi dalle nostre batterie!
Le varie tecnologie
Fondamentalmente le batterie si possono dividere in due grandi categorie: le usa-e-getta e le ricaricabili. In effetti non sarebbe nemmeno corretto parlare di batterie ma bisognerebbe distinguere le singole celle dalle batterie (/unione di più celle) e dalle stringhe di accumulatori (unione di più batterie). Nel seguito useremo in maniera intercambiabile i vari termini, come peraltro si fa nell'uso comune e non specificatamente tecnico.
Usa-e-getta
Sono quei tipi di batterie che si comprano carichi e, una volta esauriti, si buttano. Ci sono di varie tipologie. Vediamole.
"Heavy Duty"
Evitatele. Sono i tipi allo zinco, zinco-diossido di manganese (ZnMnO2) e a secco (LeClanchè). Sono i tipi più vecchi e vanno bene solo per carichi bassi come gli orologi da parete. Se conservate inutilizzate, muoiono dopo un paio d’anni.
Capacità: Eveready Heavy Duty AA: 1.100 mAh.
Sono le più diffuse oggi e vanno molto bene. Si trovano di tutte le dimensioni, da quelle a bottone per gli orologi e gli esposimetri, a quelle tipo AA, C e D. Si mantengono per molti anni se conservate inutilizzate.
Capacità (tipo AA): da 2.700 mAh in su. Comprate le più economiche, non fatevi ingannare da mosse di marketing tipo “Batterie Titanium”. Sono sempre e solo batterie alcaline.
La Panasonic le ha introdotte nel 2005. Hanno un voltaggio iniziale di 1,7V rispetto al 1,5V delle normali alcaline. Per applicazioni ad alto assorbimento (fotocamere digitali) durano anche il doppio delle normali alcaline. Se però le usate per applicazioni a basso assorbimento vanno peggio delle alcaline. Insomma, usatele per i flash ma non per le radio o gli orologi.
Sono costose. Sono state sviluppate per l’esercito americano perché offrono il doppio della potenza nello stesso spazio e pesano la metà di una equivalente tradizionale. Le batterie al litio si conservano anche per 10 anni e più, perciò potete anche farne una scorta.
Capacità: le Energizer Lithium AA danno 3.000 mAh, come le alcaline.
Usatele con i flash o con dispositivi che assorbono molto e dureranno di più, altrimenti durano quanto le alcaline. Si comportano meglio delle alcaline alle alte e basse temperature (anche sotto zero). Poiché non possono fornire una elevata potenza istantanea come altre tecnologie, i tempi di ricarica dei flash, con queste batterie, sono più lenti. Le celle al litio sono state progettate in questo modo per evitare che la reazione chimica interna raggiunga temperatura troppo elevate e porti all’esplosione della cella. Tuttavia, a fronte di una diminuzione del tempo di ricarica del flash, si raggiungono il doppio dei lampi.
Oramai non si trovano più. Erano molto usate negli anni ’60 e ’70. Avevano una tensione costante fino alla fine ed erano perciò ideali come tensione di riferimento per gli esposimetri al solfuro di cadmio (CdS).
Ricaricabili
Le prime batterie di questo tipo furono usate in telegrafia da Gaston Plantè (1859) e divennero commercialmente disponibili negli anni ’80 dell’’800. Questo tipo di batterie ha sempre avuto a che fare con le telecomunicazioni. Sono batterie riempite di acido solforico liquido ma sono disponibili anche con l’acido in forma gelificata per impedire sversamenti. Le batterie al gel sono usate anche negli allarmi casalinghi, negli UPS da casa e nei sistemi di backup in genere. Non sono normalmente usate in fotografia.
Questo tipo di batterie gradisce essere mantenuto carico in continuazione. Possono fornire potenze elevate e, proprio per questo, vengono usate anche nelle automobili. Fare dei cicli completi di scarica/carica è dannoso per queste batterie. Una centrale di telecomunicazioni ha sale piene di queste batterie nell’evenienza di una mancanza della rete elettrica. In questo caso, queste batterie alimentano tutti i carichi del sito fino alla partenza, alcuni minuti dopo, del gruppo elettrogeno, se presente, ovvero fino al ritorno della rete elettrica.
Carica: queste batterie sono molto semplici da caricare. Lo si fa a tensione costante tramite un limitatore di corrente.
Le prime ricaricabili che divennero popolari negli anni ’60. Ancora oggi offrono il maggior numero di cicli scarica/carica rispetto a tutte le altre tecnologie. Purtroppo offrono anche le minori capacità e quindi vi ritroverete a caricarle spesso. Sono anche in grado di fornire elevate quantità di corrente istantaneamente se cortocircuitate. Per questo andavano di moda nei saldatori a batteria che si scaldavano immediatamente. Attenti a non farvi male, magari mettendole in tasca insieme a delle chiavi o a delle monete. Il metallo potrebbe cortocircuitare gli elettrodi e…
Comunque questa capacità di fornire corrente è una buona cosa nei flash perché permette brevi tempi di ricarica.
Capacità, non molta, da 650 a 1.000 mAh per le AA.
Uso e manutenzione: Obbligatorio: dovrebbero essere sempre caricate al massimo e poi scaricate completamente nell’uso, prima di essere ricaricate. Ciò significa averne sempre un secondo set disponibile in caso il primo si scarichi completamente. Se invece le caricate quando vi servono, le batterie “impareranno” quanta energia vi serve e vi daranno solo quella capacità. E’ il ben noto “effetto memoria”. Queste batterie sono come i muscoli, dovete usarli per mantenerli forti. Anche per questo non vi raccomando queste batterie. Oltretutto contengono cadmio, che è velenoso e va smaltito appropriatamente.
Carica: per una carica notturna (12/14 ore), va bene anche la circuiteria più semplice poiché non ci si deve preoccupare di sovra caricare la batteria. Per cariche veloci servono dei caricatori più sofisticati, che interrompano la corrente per evitare esplosioni della batteria.
Sono le ricaricabili più popolari oggi. Hanno rimpiazzato quelle al nickel-cadmio nei PC portatili alla fine degli anni ’80 e sono diventate disponibili nei formati più comuni negli anni ’90. Hanno una capacità che è doppia di quelle al NiCd e richiedono meno attenzione nell’uso. La maggior parte dei caricatori riesce a ricaricarle in 2/4 ore.
Velocità di carica
L’energia elettrica fornita ad una cella si trasforma in energia chimica durante la carica (banalizzo per farmi capire meglio). Quando la cella è carica, l’energia elettrica, non potendo trasformarsi in energia chimica, si trasforma in calore. Se il caricatore non è sufficientemente intelligente da interrompere la carica, allora si deve utilizzare una corrente di carica bassa per evitare di danneggiare la cella per surriscaldamento. Ecco perché ci volevano 15 ore per caricare una batteria. La velocità di un caricatore è limitata dalla sua abilità nel sapere quando fermare la ricarica. Essi misurano le fluttuazioni di tensione oppure la temperatura della batteria per sapere quando smettere la ricarica. I caricatori normalmente utilizzati (3/4 ore tempo di ricarica) sono intelligenti ma, poiché non monitorano ogni singola cella, devono stare attenti a non pompare più corrente in una cella che non in un’altra. Può infatti capitare che le celle non siano tutte cariche allo stesso modo e, quando la prima è carica, le altre tre continuano a ricevere corrente per essere ricaricate. Ma anche la prima continua a ricevere corrente ed allora si preferisce porre dei limiti sulla corrente iniettabile (bassa corrente), cosa che limita il tempo di ricarica.
Ci sono però ditte (Energizer, ad esempio) che riescono a caricare le loro celle al NiMh in 15 minuti. Lo posso confermare visto che ho delle batterie Energizer (oltre 2.000 mAh) e relativo caricatore che si ricaricano veramente in 15 minuti. Come è possibile? Perché il controllo di carica non è solo nel caricatore ma anche nelle celle. Ognuna ha,infatti, un chip integrato che interrompe il flusso di corrente quando la cella è carica. Perciò il caricatore pompa più corrente che può e le celle interrompono il flusso quando cariche. Questa elevato flusso di corrente porta anche a temperature più alte del solito ed il caricatore è dotato di una ventola di raffreddamento. La grande comodità è che viene fornito anche di un adattatore per auto.
Capacità nel formato AA: da 1.200 a 2.500 e più mAh. Attenti che molte ditte poco conosciute mentono sulla capacità. Fidatevi solo dei grossi nomi, magari dei pionieri del settore (Sanyo, Panasonic).
Uso e manutenzione: anche queste batterie devono essere utilizzate completamente e poi ricaricate a fondo. Non usatele se non intendete scaricarle completamente. Questo, ovviamente, significa portarne sempre dietro un secondo set di scorta. Il vantaggio rispetto alle NiCd è che, in caso di effetto memoria, possono essere riportate a nuovo con un paio di cicli scarica/carica. Non date retta a chi le vuole vendere affermando che non hanno effetto memoria: ce l’hanno eccome! Ma la soluzione è semplicissima, i due cicli di scarica/carica. E non pagate di più per quelle che affermano di non aver memoria, è solo una mossa di marketing, sono tutte così.
Sono le più nuove e le migliori, visto che offrono più potenza in minor ingombro e peso. Sono anche le più complesse e costose, però. Sono state inizialmente utilizzate sui PC portatili intorno al 1994 e poi si sono diffuse sulle telecamere alla fine degli anni ’90. Hanno permesso di ridurre il peso degli apparati dove venivano utilizzate e hanno raddoppiato il loro tempo di funzionamento. E tutto questo solo cambiando la batteria! Oggi non potremmo avere dispositivi minuscoli come i cellulari, le compatte digitali o l’iPod senza le batterie al litio. Queste batterie sono specifiche, come forma e dimensioni, per il dispositivo che devono alimentare.
Uso e manutenzione: le batterie al litio, a differenza di quelle NiCd e NiMh, preferiscono essere ricaricate spesso e prima di essere totalmente scariche. Se le fate scaricare completamente avrete solo alcuni centinai di cicli di vita utile. Potrete arrivare a migliaia di cicli se le ricaricate anche se sono solo scariche per metà. La loro vita utile si misura in base all’energia totale che entra ed esce dalla batteria, non in base al numero di cicli di carica/scarica. Di fatto, un modo per avere un totale di energia maggiore è quello di usare la capacità della batteria solo in parte. Io carico le mie batterie agli ioni di litio ogni sera, anche se non le ho completamente utilizzate nel corso della giornata.
Caricatori: queste batterie necessitano di caricatori particolari, a differenza di quelle al NiCd e al NiMh. Il litio si carica ad una velocità elevata fino a riempirle per la maggior parte della capacità, poi la corrente si riduce enormemente per caricare l’ultimo 25% della batteria. Classico il caso dei caricatori Canon per le batterie BP511. Dopo circa un’ora e mezza la batteria è carica (e la luce rossa è accesa fissa) ma il manuale dice di continuare la carica per ulteriori 15 minuti per caricare completamente la batteria. Poiché hanno bisogno di caricatori particolari e specifici, ad oggi, anche per evitare usi scorretti, non esistono batterie ricaricabili al litio nei formati comuni (AA, C, D…).
Marche: poiché la circuiteria di ricarica è complessa, vista anche la presenza di sensori, fate attenzione alle copie contraffatte che circolano sul mercato, potrebbero essere carenti di alcuni dispositive di sicurezza e magari potrebbero far esplodere la batteria in ricarica. Per questo non comprate batterie “universali” per le vostre fotocamere, usate solo componenti originali. Considerate che anche le marche note possono andare incontro a problemi per forniture fallate (Guardate la nota con cui Nikon richiama delle batterie per la sostituzione).
Utilizzo nei flash elettronici
A seconda della necessità ci sono batterie migliori di altre. In un flash possiamo avere i seguenti valori di durata della ricarica e di numero di lampi. Questi dati sono stati presi dal manuale del flash SB600 di Nikon che li presenta in modo più chiaro di come faccia Canon nell’EX 550 ed altri. I valori sono validi per molti altri tipi di flash):
|
|
Tempo di ricarica (batterie nuove) |
Numero di lampi a piena potenza |
|
NiMH |
2,5 s |
220 |
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Alcaline |
3,5 s |
200 |
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Litio |
4,0 s |
400 |
|
NiCd |
2,9 s |
90 |
Per questo, nei miei flash, uso le NiMH. Se non usate molto il flash allora utilizzate pure le alcaline.
Le batterie al NiMH danno tempi di ricarica più brevi delle alcaline perché hanno un’impedenza interna molto minore. Questo significa anche poter tirar fuori più corrente. I flash usano molta corrente in poco tempo per ricaricarsi perciò la minor impedenza è un vantaggio rispetto alle alcaline. Le alcaline, di converso, non gradiscono fornire elevate correnti in poco tempo. Tuttavia le potete tenere inutilizzate per anni. Le NiMH, invece, si scaricano da sole dopo due/tre mesi di non utilizzo.
Smaltimento
Tutte queste batterie sono piene di composti chimici velenosi e metalli più o meno pesanti. E’ opportuno disporne lo smaltimento e non semplicemente gettarle in un cassonetto dell’immondizia.
Un po’ di terminologia
Le unità di misura (W, V, A) si scrivono con la lettera maiuscola perché sono le iniziali dei nomi delle persone che hanno inventato o scoperto qualcosa di attinente:
ÿ Alessandro Volta, inventore della prima batteria;
ÿ James Watt che migliorò i motori a vapore;
ÿ André-Marie Ampère, fisico tra gli scopritori dell’elettromagnetismo.
In realtà le celle vengono misurate con un tempo di scarica di 20 ore. Se viene richiesta più potenza, infatti, mostrano meno capacità. Una batteria da 1000 mAh non vi darà mai 1000 mA per tutta un’ora. Molto probabilmente morirà dopo 30 o 40 minuti, se non meno. La capacità viene misurata con un rateo di scarica costante e per una certa tensione di soglia. Se cambiamo questi parametri, cambia la capacità della stessa cella!
Perciò, quando vedete questi numeri sulle confezioni delle batterie, sappiate che non hanno alcun significato se non viene specificato il rateo di scarica e la tensione di soglia (che non vengono mai specificate!). Conseguentemente non preoccupatevi troppo di paragonare marche diverse tra loro (si spera che nell’ambito della stessa marca si usino gli stessi parametri, invece).
©2009 Aristide Torrelli
