Capacità effettiva di batterie Ni-Cd, Ni-MH e Li-ion

[misfit]

Buongiorno a tutti
Lavoro per un'azienda che importa utensili elettrici (trapani, smerigliatrici, ecc.), a filo ed a batteria, occupandomi di assistenza tecnica, ed avrei una domanda da fare. Ho effettuato molte ricerche su internet, ma non sono riuscito ad estrapolare una risposta soddisfacente, mi rivolgo per cui a voi dopo aver letto alcune discussioni presenti in questo forum ed aver visto una preparazione non indifferente.
Quotidianamente riceviamo batterie difettose o presunte tali da controllare; abbiamo in dotazione due apparecchi di scarica che ci forniscono i valori di tensione e corrente di ogni ciclo di scarica (uno dei due collegato al pc visualizza in tempo reale alcuni tipi di curva di scarica: V/t, V/Ah, Ω/Ah, °C/T e I/t). La corrente di scarica è definibile, generalmente viene mantenuta a 6A, valore mediamente vicino alla corrente assorbita dagli utensili durante l'utilizzo.
Si tratta di batterie Ni-Cd per i modelli più vecchi o economici, poi Ni-MH e infine Li-ion per la maggior parte dei modelli in produzione attualmente, con tensioni da 3,6V a 36V e capacità nominali da 1,4Ah a 3,0Ah.
Le mie perplessità sono proprio sulle capacità nominali di questi accumulatori, e per brevità cercherò di spiegarmi con un esempio pratico.
Prendo perciò una batteria non difettosa Ni-MH da 18V e capacità nominale di 3,0Ah.
Quando vado a scaricare questa batteria l'esito è questo: per quel che riguarda la tensione i valori risultano corretti, con una tensione che parte da un picco di circa 19,5V, cala drasticamente nei primi istanti stabilizzandosi attorno a 18V, rimane su questo valore fino a quasi fine scarica per poi di nuovo calare drasticamente negli ultimi istanti di scarica.
La corrente erogata però è sempre compresa tra 2,4Ah e 2,6Ah, per cui questa batteria rende effettivamente circa l'80% del valore nominale dichiarato.
Questo fenomeno è riscontrabile praticamente su ogni tipo di batteria della nostra gamma, in alcuni modelli più marcatamente, in altri meno, indifferentemente dal fatto che siano al Li-ion piuttosto che Ni-Cd o Ni-MH.
Confrontando i prodotti di altre marche scopro una giungla, con prodotti ancora più distanti dai valori nominali e prodotti che addirittura li superavano. Per questi ultimi però tendenzialmente il valore viene indicato come VALORE MINIMO GARANTITO, mentre nella maggior parte dei casi restanti -noi compresi- l'indicazione è capacità o capacità nominale.
Ho letto che per altri tipi di batterie la scarica effettiva utilizzabile è normalmente in percentuali anche minori rispetto al valore nominale, ad esempio per batterie al piombo mi pare si parli del 50%, ma non ho trovato nessun discorso specifico relativo a nichel o litio.
Qualcuno di voi sa dirmi se questo tipo di batterie può essere utilizzato al 100% della capacità senza che questo vada a discapito della sua durata, o se in effetti sia più corretto un utilizzo meno intensivo, ed in questo caso quanto più bassa dovrà essere questa scarica ottimale?
Oltre a questo c'è da considerare che ogni scarica risulta diversa perchè legata a diversi parametri, per cui presumo che possa comunque esserci una certa tolleranza anche a livello legale, ma esiste un valore minimo sotto al quale sia lecito lamentarsi della qualità del prodotto? Eventualmente, a quali normative bisogna fare riferimento?
Spero di essere stato chiaro e di non essermi dilungato troppo, nel qual caso perdonatemi.
Cordiali saluti
misfit

[gattodistrada]

premetto che sono una capra in materia...

io credo che le prove le dovreste fare sulle singole celle che compongono la batteria in esame, fare un test su un pacco baterie da 18V non ha senso, basta una sola batteria (elemento) che ha dei problemi a falsare tutta la lettura..

quando si assembla un pacco batterie tu sai bene che se le celle non sono testate, ma prese a caso, all'interno del pacco possono esserci celle con caratteristiche poco o molto diverse (ovviamente non possono essere tutte gemelle,) o addirittura una singla cella che e' effettivamente difettosa..

considera che una cella NiCd e' scarica a 0,8V mentre e' totalmente carica a 1.55V e si assesta a 1.2-1.3V dopo qualche minuto dalla ricarica o dal primo utilizzo, considerando l'escursione esigua di voltaggio (0.7-0.8V cella) in un pacco dove di celle c'e ne sono 10 o 12 o di piu, una variazione di 0,7V e' poco influente, ma influisce abbastanza sulla Capacità totale di scarica.. che pero'... non stabilisce se la batteria (pacco di tot celle) e' effettivamente difettoso..

[misfit]

Ciao, grazie per la risposta!

Il problema però è che ho fatto un esempio per spiegare una situazione generale di come si comportano batterie "buone", non difettose.
La curva descritta (all'80% per capirci) rappresenta la capacità che hanno TUTTE le batterie (nostre, ma non solo), per cui se dovessimo considerarla la curva di una batteria difettosa dovremmo buttarle via tutte, anche quelle che dobbiamo ancora vendere.

Volevo capire insomma se stiamo un po' fregando i clienti con prodotti "sovrastimati" o se la cosa rientra nella norma.

[gattodistrada]

non capisco il discorso se dovessimo fare la cyurca di una batteria difettosa le butteremmo tutte..
se nel pacco che vendete c'e una batteria difettosa... il pacco a mio avviso e' da sostituire, esendoci l'ipossibilità di sostituire la singola batteria che compone il pacco..


ma forse tu intendi dire.. noi abbiamo i pacchi con queste caratteristiche con resa di circa 80% gli altri hanno batterie piu o meno prestanti.. chi ha le batterie migliori?? ovviamente chi ha la resa migliore...

[misfit]

Ok, ci stiamo avvicinando al punto.

non capisco il discorso se dovessimo fare la cyurca di una batteria difettosa le butteremmo tutte..

Forse non hai letto bene la frase, in ogni caso intendo dire: mi trovo a testare una decina di batterie ogni giorno, per cui riconosco una curva difettosa in quanto i valori ad esempio di tensione o corrente erogata sono sballati, troppo bassi o anomali, o con un andamento di scarica non corretto (a volte ad esempio la tensione dei primi istanti sale invece di scendere); il problema sta nel fatto che le curve che siamo costretti a considerare buone sono curve che stando ai dati nominali tanto buone non sarebbero in quanto appunto si arriva all'80% della capacità. Se per questo dovessimo considerare curve scadenti anche queste dovremmo veramente buttare tutte le batterie che abbiamo in commercio.

ma forse tu intendi dire.. noi abbiamo i pacchi con queste caratteristiche con resa di circa 80% gli altri hanno batterie piu o meno prestanti.. chi ha le batterie migliori?? ovviamente chi ha la resa migliore...

Questo è chiaro, ma non è quel che mi interessa.
Il problema sussiste nel fatto che non capisco perchè avendo una batteria da 1,6Ah di resa effettiva non le si mette come dato di targa 1,6Ah di capacità ma si mette 2.0Ah.
E volevo anche capire quanto di legale c'è in una cosa del genere, perchè se fossi un cliente, comprassi una batteria così e venissi a sapere di questa differenza tra dato nominale e dato effettivo mi sentirei un po' truffato.

[Naraj]

Che ci sia capacità diversa tra batterie dello stesso tipo, non mi meraviglia, anzi lo trovo normale.
Mi sembra abbastanza chiaro che si cerca sempre di esagerare nelle prestazioni delle proprie batterie, questo, per motivi di concorrenza di mercato. Direi che è come le affermazioni delle case automobilistiche, quest'ultime, dichiarano sempre dei consumi minimi che poi l'utente non ottiene.

Un'altra cosa riguardante l'80% delle capacità. A che tensione scaricate le vostre celle?
Dovrebbe essere chiaro che alla minima tensione di scarica, la batteria ha ancora energia da dare e non si vuole prelevare questa energia residua per non rovinare le celle.
Mi domando, questa energia residua può essere aggiunta a quel 20% mancante?

Naraj.

[misfit]

Mi sembra abbastanza chiaro che si cerca sempre di esagerare nelle prestazioni delle proprie batterie, questo, per motivi di concorrenza di mercato. Direi che è come le affermazioni delle case automobilistiche, quest'ultime, dichiarano sempre dei consumi minimi che poi l'utente non ottiene.

Ok, ed è anche comprensibile, ma ci sarà un limite legale che regolamenta queste esagerazioni, no?

Un'altra cosa riguardante l'80% delle capacità. A che tensione scaricate le vostre celle?
Dovrebbe essere chiaro che alla minima tensione di scarica, la batteria ha ancora energia da dare e non si vuole prelevare questa energia residua per non rovinare le celle.
Mi domando, questa energia residua può essere aggiunta a quel 20% mancante?

non ho capito bene questa parte;
la tensione di scarica è la tensione della batteria, si regola in automatico. Il parametro su cui possiamo agire è la corrente di scarica, in genere regolata a 6A tranne per le batterie a basso voltaggio in cui la settiamo a 1A o 2A, poi se vuoi spiegarmi meglio cosa intendi perchè appunto non ho capito bene....

[gattodistrada]

Originalmente inviato da misfit

Ok, ed è anche comprensibile, ma ci sarà un limite legale che regolamenta queste esagerazioni, no?



non ho capito bene questa parte;
la tensione di scarica è la tensione della batteria, si regola in automatico. Il parametro su cui possiamo agire è la corrente di scarica, in genere regolata a 6A tranne per le batterie a basso voltaggio in cui la settiamo a 1A o 2A, poi se vuoi spiegarmi meglio cosa intendi perchè appunto non ho capito bene....

Naraj sa sicuramente spiegarti meglio di me.

io credo che intenda dire che la batteria ti fornisce 6 ampere fino all'80% della sua capacità nominale, e poi ovviamente cala drasticamente (perche si siede) pero' se quando arrivi all'80% al posto di assorbire 6 ampere tu ne assorbi al massimo 2? quanti altri milliampere riesce ancora a fornirti??..

io credo che le case non forniscano un dato molto piu alto dell'effettiva capacità della batteria, perche se la batteria e' da 2ampere, significa che e' in grado di fornire 2 ampere per un'ora.. mentre tu ne prelevi sei.. cosa che ovviamente stressa la batteria.. e che fa calare anche il voltaggio nominale della batteria..

in pratica il tuo test dovrebbe essere fatto con una scarica pari al valore nominale della batteria..

[Naraj]

Originalmente inviato da misfit

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non ho capito bene questa parte;
la tensione di scarica è la tensione della batteria, si regola in automatico. Il parametro su cui possiamo agire è la corrente di scarica, in genere regolata a 6A tranne per le batterie a basso voltaggio in cui la settiamo a 1A o 2A, poi se vuoi spiegarmi meglio cosa intendi perchè appunto non ho capito bene....

Se usate un scaricabatterie automatico, a quanti volt/cella quest'ultimo blocca la scarica della batteria?

Alla tensione di batteria scarica, le celle hanno ancora una piccola energia da fornire. Di solito, non si richiede mai di utilizzare questa energia per non scendere troppo di tensione e danneggiare le celle.

Questa piccola energia non sfruttata, si può sommare all'80% per completare l'energia dichiarata di targa?

Naraj.

[Pietro1944]

Originalmente inviato da misfit

Ok, ed è anche comprensibile, ma ci sarà un limite legale che regolamenta queste esagerazioni, no?



non ho capito bene questa parte;
la tensione di scarica è la tensione della batteria, si regola in automatico. Il parametro su cui possiamo agire è la corrente di scarica, in genere regolata a 6A tranne per le batterie a basso voltaggio in cui la settiamo a 1A o 2A, poi se vuoi spiegarmi meglio cosa intendi perchè appunto non ho capito bene....

se si guardano bene i datasheet delle batterie si può notare che la capacità dichiarata vale per scariche di 1/10 c per cui una batteria da 3 Ah andrebbe scaricata a 300mA e in questo caso la capacità rilevata non si discosta molto da quella dichiarata per cui loro legalmente sono a posto.
ho visto datasheet di batterie al piombo stagne in cui dichiarano capacità anche dimezzate in base ai c di scarica.

nella realtà la situazione è molto diversa, i pacchi batteria usati in attrezzature professionali usati dagli artigiani assorbono anche 20-30 A
in quanto vendono dichiarate potenze di 600 o più watt per cui se si vogliono fare dei confronti reali su vari tipi di batterie andrebbero provate con
questi assorbimenti tramite resistenze di carico adeguate e con strumenti tipo il watt meter -ultimeter ecc. e predisponendo lo stacco a circa 0,8 volt cella per i ni-cd e ni-mh mentre per le lipo di solito 2,9 e per le li-fe 2volt cella. mio figlio usa molte attrezzature a batteria della bosch e quindi ho avuto modo di testare riparare e provare questi tipi di batterie tramite un datalogger con cui posso vedere la curva di scarica sul pc con qualsiasi corrente in quanto ho resistenze di carico per prove anche di varie decine di A