Tecnologia a batteria per l'illuminazione di emergenza

È opinione diffusa che l'elettricità, in uso da circa la metà del XIX secolo nonostante sia stata scoperta molto prima, sia una delle più grandi scoperte che abbia avuto una sostanziale influenza positiva sulla popolazione mondiale.

Le batterie sono all'ordine del giorno nel senso che vengono utilizzate ovunque e alimentano una vasta gamma di dispositivi, da piccoli dispositivi come computer e telefoni cellulari fino a quelli più grandi come veicoli e furgoni.

Mentre tutti si riferiscono a un dispositivo chimico con due o più celle come "batteria", il termine corretto è in realtà una "cella", poiché la parola "batteria" ha connotazioni militari e si riferisce alle armi che funzionano insieme. Questo dispositivo chimico ha la capacità di immagazzinare energia chimica, che viene convertita in corrente continua. La varietà di batterie oggi sul mercato è pressoché illimitata e va dalle minuscole batterie primarie utilizzate negli orologi alle enormi batterie secondarie con una capacità di megawatt utilizzate come accumulo di energia per alimentare paesi e città quando necessario.

Ci sono fondamentalmente due diversi tipi di batterie, e queste possono essere classificate come una batteria primaria, il che significa che non è ricaricabile ed è considerata un tipo "usala e buttala" (ma riciclata, ovviamente) prodotto, o essendo una batteria secondaria, il che significa che è ricaricabile e rientra in due aree di funzionamento. Batterie di questo tipo vengono utilizzate per apparecchiature elettriche, come orologi, pendole e giocattoli per bambini. In primo luogo, ci sono batterie che possono essere utilizzate per caricare e scaricare dispositivi come telefoni cellulari o laptop, o in secondo luogo, ci sono batterie che possono essere caricate e quindi fornire energia quando necessario, come nelle auto elettriche. Con questa seconda tipologia, utilizzata per l'illuminazione di emergenza, la batteria è costantemente carica e pronta a fornire energia elettrica in caso di guasto dell'impianto elettrico principale dell'edificio, scaricando la quantità di energia necessaria.

Per le batterie primarie, viene spesso utilizzata una varietà di sostanze chimiche, con alcaline, zinco/carbone e, più recentemente, litio. Queste sostanze chimiche sono note come "celle a secco" poiché non necessitano di un elettrolita in pasta umida per consentire il flusso di corrente. Quando la tecnologia delle celle al piombo fu sviluppata per la prima volta per le batterie secondarie, tutte le altre batterie erano del tipo primario. Le batterie al piombo acido, note anche come batterie SLI (Starting/Lights/Ignition), sono chiamate "celle umide" perché contengono un elettrolita liquido. Sono disponibili in una varietà di dimensioni, dalla più piccola 1Ah fino a 12,000Ah. Questa tecnologia è stata utilizzata per immagazzinare energia centralmente all'interno degli edifici a una varietà di varie tensioni, fornendo energia per far funzionare i sistemi di batterie centrali necessari per le luci di emergenza.

Con l'avanzare della tecnologia delle batterie, sono state introdotte le batterie al nichel-cadmio, seguite dalle batterie all'idruro metallico di nichel e, ancora più recentemente, dalle batterie agli ioni di litio, che ora sono diventate lo standard. La tensione che le celle della batteria producono tipicamente varia da una tensione molto bassa a circa 3-4 Volt, con tensioni maggiori e una maggiore fornitura di corrente raggiunta dall'installazione di celle aggiuntive. Le celle collettive prodotte dalle celle poste in un circuito in parallelo forniscono più corrente, mentre le celle collettive prodotte dalle celle poste in un circuito in serie producono più tensione, fornendo una soluzione sia per una maggiore corrente che per una maggiore tensione.

NI-Cd (Ni-Cad)=NICHEL CADMIO Questa è una delle prime tecnologie di batterie e i vantaggi di questi tipi di batterie includono l'eccellente affidabilità, la capacità di resistere a velocità di scarica elevate a una varietà di temperature e durata di conservazione e operativa. Queste batterie producono una tensione di circa 1,2 volt utilizzando un catodo di ossido di nichel (NiOOH) e un anodo di cadmio metallico (Cd). Lo svantaggio principale della scarica parziale seguita dalla ricarica è che la batteria perderà la sua "memoria", riducendo nel tempo la sua massima capacità di carica. Inoltre, possono essere danneggiati dal sovraccarico. Il vantaggio di queste batterie Ni-Cd è che hanno la capacità di eseguire carica e scarica ad alta velocità e di funzionare in un ampio intervallo di temperature.

Ni-MH, o idruro metallico di nichel, è una tecnologia relativamente nuova che utilizza l'ossido di nichel (NiOOH) e una lega metallica. Durante il processo di carica, l'idrogeno viene immagazzinato per produrre idruro metallico, che viene poi rilasciato durante la scarica. Questa tecnologia ha un'aspettativa di vita di 3000 cicli. Tuttavia, ha solo circa il 60 percento della capacità di una cella agli ioni di litio della stessa dimensione. Una cella al nichel-metallo idruro può avere da due a tre volte la capacità di una batteria al nichel-cadmio di dimensioni equivalenti. A differenza di alcune delle tecnologie di batterie più antiquate, si dice che siano ecologicamente benigne perché non contengono cadmio, mercurio o piombo.

LI-ION - ioni di litio La prima cosa da notare è che esistono due tipi di batterie: al litio e agli ioni di litio. La prima è una batteria principale monouso, mentre la seconda è una batteria secondaria che può essere ricaricata. Negli ultimi anni, l'industria ha assistito a una rivoluzione grazie all'emergere della tecnologia agli ioni di litio negli anni '70, che ora viene utilizzata in un'ampia gamma di dispositivi, dai telefoni cellulari e laptop a tutti i mezzi di trasporto. Il catodo, che definisce la capacità di una batteria agli ioni di litio, l'anodo, che permette il passaggio della corrente, l'elettrolita, che è composto da sali, solventi e additivi, e infine il separatore, che funge da barriera per mantenere i contatti a parte. Durante il processo di scarica, gli ioni di litio fluiscono dal negativo al positivo, quindi di nuovo durante la carica della batteria. Ha una durata di 500–1,000 cicli poiché lavorare in condizioni con temperature più elevate potrebbe rendere instabile il funzionamento.