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Quando una batteria viene rimessa in funzione dopo mesi di stoccaggio, a volte si verificano tensione bassa o una capacità di carica apparentemente assente. Molti utenti temono allora un guasto. Nella pratica, tuttavia, nella maggior parte dei casi non si tratta di un errore, bensì di una condizione volutamente provocata stato di bassa potenza (modalità standby), attivato dal sistema di gestione della batteria (BMS) per protezione durante lunghi periodi di stoccaggio.
Per chiarire i fraintendimenti sulla conservazione a lungo termine, questo articolo spiega dal punto di vista ingegneristico il meccanismo dell’autoscarica, la logica di attivazione della modalità sleep, i cambiamenti della cella durante la fase di riposo e la procedura corretta per la riattivazione dopo un periodo prolungato di stoccaggio.
1. Che cos’è l’autoscarica?
Per autodischarge si intende la perdita naturale di capacità di una batteria senza carico collegato. È specifica del sistema ed è causata da reazioni chimiche interne o da correnti di perdita molto piccole, inclusi:
Cause tipiche
- Reazioni collaterali nell’elettrolita: Anche senza funzionamento si verificano reazioni collaterali estremamente ridotte, ad es. minima decomposizione dell’elettrolita o lieve ossidazione dei materiali attivi.
- Proprietà del materiale degli elettrodi: L’elettrodo positivo e quello negativo presentano una bassa reattività spontanea; nel tempo il potenziale tende a uguagliarsi.
- Microcorrenti di elettroni/ioni: I processi di membrana/interfaccia possono portare a minuscole correnti di perdita durante lo stoccaggio a lungo termine.
- Dipendenza dalla temperatura: Secondo Arrhenius, la velocità di autoscarica aumenta di circa un fattore 2 per ogni +10 °C.
2. Caratteristiche dell'autoscarica
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| /// Tipo di batteria | Autoscarica mensile |
|---|---|
| Acido piombo | 5%–15% / mese |
| NCM (ioni di litio) | 3 %–5 % / mese |
| LiFePO₄ | ≤ 2 % / mese |
La bassa autoscarica del LiFePO₄ si basa sulla chimica:
- Struttura catodica stabile: La struttura a reticolo dell'olivina (impalcatura 3D) è molto stabile, le reazioni collaterali sono ridotte.
- Strato SEI stabile: La SEI formata è particolarmente stabile nei LiFePO₄; le correnti di auto-scarica sono molto piccole.
- Senza metalli preziosi reattivi: Nessuna microreazione indotta da cobalto/nichel come in alcuni sistemi NCM.
- Bassa tendenza alla decomposizione termica: Anche a temperature più elevate, la degradazione chimica è limitata.
Valori pratici con Lithink LiFePO₄ (celle di grado automobilistico A+)
- ≈ 1% / mese: valore normale tipico.
- ≈ 2–3 % / mese: se conservato in un ambiente più caldo.
- > 5% / mese: indica condizioni di stoccaggio sfavorevoli o un consumo proprio del BMS aumentato.
3. Attivazione della modalità standby/sonno
Se la tensione della cella scende durante un periodo di stoccaggio prolungato (autodischarge + consumo proprio del BMS) sotto soglie definite, il BMS passa in modalità Modalità sospensione (Deep‑Sleep), per proteggere le cellule.
Obiettivi della modalità sonno
- Ridurre il consumo energetico del BMS
- Preservare al meglio la capacità residua
- Mantenere le celle all'interno di un'area riattivabile in sicurezza
- Protezione contro ulteriore scarica nell’area di scarica profonda
Impatto esterno in modalità sospensione
- Nessun funzionamento a carico
- Misurabile, eventualmente nessuna tensione del pacco “normale”
- Nessuna connessione Bluetooth
- Il caricabatterie non viene riconosciuto
- Nessuna reazione verso l'esterno
Importante: Questi segnali sono nessun difetto, bensì la strategia di protezione prevista.
4. Logica BMS: quando viene attivata la modalità sleep?
La caduta di tensione avviene gradualmente; la modalità di funzionamento del BMS cambia per fasi:
Fase A: leggera diminuzione di tensione (standby normale)
- Condizione: Capacità 20–30% (sistema 12 V ca. 13,0–13,2 V)
- BMS: monitoraggio normale
- Bluetooth: attivo
Fase B: Monitoraggio del risparmio energetico
- Condizione: ca. 12,0–12,4 V
- BMS: frequenza di campionamento inferiore
- Bluetooth: eventualmente limitato
Fase C: Soglia di protezione in vista – MOS di scarica disattivato
- Condizione: ca. 11,2–12,0 V
- BMS: Percorso di scarico scollegato
- Bluetooth: può sospendere
- Impatto esterno: nessuna uscita
Fase D: modalità di sonno profondo
- Consumo BMS: minimal
- Stato: in attesa di un evento di riattivazione
- Impatto esterno: completamente senza reazione
5. Risveglio corretto di una batteria a riposo
Per il ritorno al normale funzionamento, la procedura corretta è fondamentale. Corrente di mantenimento troppo bassa può ritardare o rendere incompleta la riattivazione.
Fase 1: Ispezione visiva (obbligatoria)
- Controlla: Ossidazione sui poli, deformazione dell’alloggiamento, umidità/condensa, viti allentate.
- Nota: In caso di anomalie, non alimentare subito; verificare prima la sicurezza.
Passaggio 2: Attivazione con un caricabatterie LiFePO₄ adatto
- Procedura: I caricabatterie qualificati inviano una breve corrente di sondaggio; il BMS apre quindi il MOS di carica e passa alla modalità attiva.
- Segni tipici: L’indicatore di carica cambia, la tensione del pacco aumenta, il Bluetooth torna, la batteria risponde di nuovo.
- Raccomandazione: Caricacorrente ≥ 5 A (correnti troppo piccole potrebbero non attivare in modo affidabile la logica di risveglio).
- Nota Lithink: Supporto per più caricabatterie Attivazione a 0 V; i pacchi scaricati in modo eccessivo possono essere riattivati in modo intelligente – senza attrezzi aggiuntivi.
Fase 3: Eseguire un ciclo di ricarica completo
- Perché: La carica parziale non basta; la carica completa è fondamentale per il ripristino.
- Effetti: Le tensioni delle celle si uniformano, il BMS ricalibra lo SOC, gli algoritmi si sincronizzano, i piccoli drift della tensione a riposo vengono bilanciati automaticamente.
Fase 4: Controllare la consistenza delle celle
- Valore indicativo: ΔU < 30–50 mV per cella è considerato sano.
- Verifica: Sensori di temperatura plausibili, MOS di carica/scarica di nuovo in stato normale.
Passaggio 5: Test per carichi leggeri
- Procedura: Azionare piccoli utilizzatori in CC per 3–10 min.
- Obiettivo: Reimpostare il BMS lato scarica e “addestrarlo” nuovamente, verificare la stabilità.
Nota sulla pratica
Ricarica regolare durante lunghi periodi di inattività evita inutili scariche profonde e riduce la fase di riattivazione.
6. Conclusione
Dal punto di vista tecnico, uno stoccaggio superiore a mezzo anno non distrugge una batteria LiFePO₄ in buone condizioni. Nella maggior parte dei casi si verifica un’interazione tra l’autoscarica e il modalità di sospensione desiderata dal BMS prima. Critici sono tensione permanentemente bassa, alte temperature, conservazione a stato di carica completo e umidità – queste condizioni dovrebbero essere evitate. Chi osserva i passaggi sopra indicati può riattivare in modo sicuro le batterie inattive e gestirle in modo affidabile e duraturo.
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