Batterie Exide per auto: know-how vincente – Troppo spesso sottovalutate, le batterie sono diventate sempre più importanti non solo per il corretto funzionamento del motore ma anche per la gestione dei sempre più numerosi sistemi elettronici installati a bordo della vettura.

Vi sarete sicuramente accorti della continua e inarrestabile evoluzione nel settore automotive. Specie nell’ultimo periodo questo settore ha compiuto passi da gigante soprattutto nello sviluppo di tecnologie come i sistemi Start-Stop, i sistemi Hybrid, Mild Hybrid o Micro Hybrid e i nuovi circuiti a 48 V. Nello stesso tempo anche i moderni abitacoli sono diventati dei veri e propri concentrati di tecnologia, degli incubatori di sistemi elettrici ed elettronici molto ghiotti di energia. Se a tutto questo si affianca la diversa maniera di utilizzo delle attuali automobili come i continui spegnimenti e riavvii causati dallo Start-Stop, i prolungati periodi di “veleggio” durante i quali la vettura viaggia a motore spento e i sempre più frequenti e prolungati periodi di arresto durante i quali la batteria deve mantenere attivi numerosi sistemi elettrici senza poter far affidamento sulla ricarica da parte dell’alternatore, si comprende subito come anche le batterie negli ultimi anni abbiano dovuto evolvere la propria tecnologia e le proprie capacità per poter far fronte a più intensi processi di scarica, a maggiori fasi di ciclaggio, a periodi di ricarica sempre più brevi e a richieste di capacità allo spunto sempre maggiori. Per capire come funziona una moderna batteria per auto, quale sia il suo ciclo produttivo, quali siano le tecnologie attualmente adottate al suo interno e come possano prendersi carico di questo cospicuo aggravio di lavoro, ci siamo recati presso lo stabilimento Exide Technologies di Romano di Lombardia (BG), la nota azienda produttrice e distributrice di batterie, dove Guido Scanagatta, Transportation AM Product Marketing Manager EMEA, e Luca Tinelli, Project Manager – OE Applications | Transportation OE, ci hanno gentilmente spiegato tutto ciò che si nasconde dietro alle moderne batterie.

Storia

Con più di 120 anni di esperienza nel business delle batterie, la Exide Technologies è oggi presente in più di 80 diversi Paesi nel mondo e impiega circa 10.000 dipendenti. Grazie alle sue capacità di ricerca e sviluppo e alla conoscenza sviluppata in questi anni la Exide è oggi in grado di procurare soluzioni a tutte le complesse necessità di stoccaggio energetico dei clienti nel mondo. Operante in due grosse aree (America ed EMEA/Asia Pacific) e con un quartier generale europeo dislocato a Parigi, Exide vanta a oggi cinque stabilimenti e tre impianti di riciclaggio del piombo in Nord America, dieci stabilimenti (cinque automotive e 5 industriali) e tre impianti di riciclaggio del Piombo in Europa, un nuovo stabilimento a Dubai, gestito direttamente dall’Italia e destinato alla produzione di accumulatori per il Middle East e uno stabilimento in India. Dei 10.000 dipendenti, circa 5.500 sono impiegati negli stabilimenti in EMEA. L’azienda ha un fatturato di 2,5 miliardi di dollari ottenuto grazie a due grandi linee di business: la Transportation, quindi tutto ciò che riguarda il settore automotive, con la quale produce il 58% del fatturato e la GNB Industrial Power, cioè tutto quello che riguarda il settore industriale, con la quale produce il restante 42% del fatturato.

Passando all’area italiana, la fabbrica Exide di Romano di Lombardia (BG) è sorta all’interno di un vecchio stabilimento Magneti Marelli che produceva batterie per il Gruppo FIAT. A più di cinquant’anni dalla sua fondazione lo stabilimento di Romano di Lombardia, grazie a numerosi investimenti per l’aumento della produzione e l’inserimento di nuovi processi produttivi, si estende oggi su una superficie di circa 145.000 mq di cui circa 40.000 mq sono di plant, dà lavoro a più di 500 dipendenti e garantisce una capacità produttiva di cinque milioni di pezzi annui. Essendo però il business stagionale e non portando mai a saturazione lo stabilimento, la fabbrica raggiunge le 4,2 milioni di unità prodotte l’anno, di cui 600.000 sono batterie AGM, e fa registrare un fatturato di 220 milioni di euro tra settori Transportation e Industriale.

Prodotti

La Exide Technologies, produttore leader a livello mondiale di batterie per l’avviamento, la trazione e i servizi destinate al mercato del Primo Equipaggiamento e del ricambio, offre un assortimento completo di batterie che trovano applicazione nel settore auto, SUV e trasporto leggero, moto e veicoli sportivi, trasporto pesante e veicoli commerciali, movimento terra, agricoltura, nautica, camperistica e tempo libero e in molte altre nicchie come il trasporto pubblico. Come già detto in precedenza, il business si divide in due grosse aree: Transportation (avviamento) e GNB Industrial Power (settore industriale) a sua volta divisa in Network (stazionario) e Motive (trazione). Nell’area Transportation rientrano tutte le categorie appena citate sopra, nel settore Network rientrano le batterie di “storage” utilizzate nel mondo delle telecomunicazioni e in contesti in cui è necessaria l’erogazione di elettricità senza interruzioni e nel settore Motive rientrano le batterie applicate in mezzi di movimentazione merci, in macchine per la pulizia e in veicoli elettrici per la trazione leggera.

Gamma auto

Nello specifico la gamma auto, che fa quindi parte dell’area Transportation, si divide tra batterie auto convenzionali (Classic, Excell e Premium) e batterie auto Start-Stop (Auxiliary, EFB, AGM). Le convenzionali sono batterie al piombo acido con acido libero che vengono divise nelle tre classi (Classic, Excell e Premium) in base alle loro prestazioni di spunto, capacità e ciclaggio. Le Start- Stop AGM sono invece al piombo acido ma con elettrolita completamente assorbito, le EFB sono al piombo acido con elettrolita liquido e le Auxiliary infine sono piccole batterie di supporto sempre al piombo acido con tecnologia AGM. Le Start-Stop vengono utilizzate quando si rendono necessari tanti avvii del motore, quindi tanti cicli di carica e scarica. Le AGM, in particolare, sono utilizzate anche nei casi in cui la vettura sia provvista di numerosi dispositivi, sistemi che necessitano di energia specie quando il motore è spento e che vanno a scaricare più che in passato la batteria, la quale necessiterà di caricarsi di più e in minor tempo. Le Start-Stop AGM sono quindi batterie caratterizzate da una massima accettazione di carica e da una resistenza al ciclaggio quattro volte superiore a una batteria standard convenzionale. Con la quarta e attuale generazione sono inoltre stati introdotti ulteriori miglioramenti: gruppo piastre ottimizzato, nuovi additivi nelle materie attive, separatori migliorati ad alta capillarità, nuove materie plastiche per il monoblocco e per il coperchio di sicurezza (termosaldato, con sfiato centralizzato e flame-arrestor).

Le Start-Stop EFB sono invece batterie caratterizzate da un’alta accettazione di carica, da una resistenza al ciclaggio tre volte superiore a una batteria standard convenzionale e più adatte alle alte temperature rispetto a batterie AGM (come, ad esempio, per un’installazione in vano motore). Con la quarta e attuale generazione sono inoltre stati introdotti ulteriori miglioramenti: piastra positiva con griglia 3Dx e pellicola di ritenzione in lana di vetro, piastra negativa con griglia 3Dx e speciali additivi al Carbonio e doppio coperchio di sicurezza termosaldato con sfiato dei gas e pastiglia rompifiamma. Le Premium sono infine batterie caratterizzate da una potenza di avviamento migliorata del 30% e da un tempo di ricarica ridotto del 33%. Su vetture non Start-Stop, questa tipologia di batterie convenzionali è la più adatta a essere utilizzata in condizioni climatiche severe o su automobili molto equipaggiate di dispositivi elettrici. Ciò che le rende così prestazionali sono la piastra positiva con griglia 3Dx e separatore in Polietilene, la piastra negativa con griglia 3Dx e tecnologia Carbon Boost e il sistema di labirinto di condensazione brevettato in aggiunta al doppio coperchio di sicurezza termosaldato con sfiato dei gas e pastiglia rompifiamma. Cerchiamo ora di capire meglio cosa sono le tecnologie Carbon Boost e Griglia 3Dx che rendono così prestazionali le batterie Exide.

Carbon Boost

Il Carbon Boost è una tecnologia che si basa su un additivo basato su una particolare formulazione del Carbonio che viene aggiunto all’interno della materia attiva negativa così da migliorare il passaggio di corrente attraverso la materia attiva favorendone la ricarica. Durante la scarica, le piastre della batteria si trasformano in solfato di Piombo. Queste particelle, che non conducono elettricità, tendono a isolare le piastre (in modo particolare quelle negative) costringendo poi, in fase di ricarica, a sprecare molta energia per dissolvere questo strato di solfato. Gli additivi usati per il Carbon Boost assicurano una superiore conduttività delle piastre aiutando la dissoluzione dei solfati e garantendo, quindi, una ricaricabilità più veloce e una maggiore accettazione di carica. Questo effetto, inoltre, aiuta la batteria a rimanere a uno stato di carica migliore per un tempo più lungo anche se sottoposta a continue micro ricariche o a intensi ciclaggi di carica e scarica come avviene nelle applicazioni Start-Stop.

Griglia 3DX

La griglia 3Dx a metallo espanso con maglia a forma di diamante è una tecnologia sviluppata da Exide che fa in modo che il metallo espanso crei un metallo tridimensionale e non una superficie sviluppata unicamente in una sola direzione. Tale struttura, quindi, garantisce una migliore adesione della materia attiva al conduttore in virtù della maggiore superficie di contatto. Questa caratteristica si rende estremamente utile tutte quelle volte che la batteria è sottoposta a continui e intensi ciclaggi di carica e scarica: in questi casi, la materia attiva tende a staccarsi dal conduttore depositandosi sul fondo, causando una diminuzione delle prestazioni della batteria (meno materia attiva comporta una minore capacità). Grazie però alla tecnologia 3Dx, questo fenomeno è sensibilmente ridotto e la stabilità della materia attiva mantiene le performance della batteria costanti per tutto il ciclo di vita, sia in termini di capacità sia di potenza erogata.

Ciclo produttivo

Per quanto riguarda la produzione delle piastre, possiamo a sua volta dividere l’operazione in due processi: la costruzione della griglia e la preparazione della materia attiva. Per le griglie, il tutto parte dai lingotti di Piombo che vengono verificati all’interno dei laboratori per stabilirne la purezza (deve essere almeno del 99,9%). Prima di mandare il Piombo alla fase di laminazione vengono aggiunti diversi leganti, tra cui i principali sono: lo Stagno, per la resistenza meccanica alle lavorazioni e la resistenza alla corrosione, e il Calcio, per aumentare la resistenza strutturale del Piombo che altrimenti risulterebbe molle. A questo punto, in laboratorio vengono verificate la purezza e le caratteristiche fisiche e meccaniche della lega che, solo successivamente, viene inviata verso il forno. Da qui parte il processo di laminazione che porterà il piombo da uno spessore di circa 1cm fino allo spessore di griglia desiderato (normalmente nell’ordine del millimetro). Attuando un preciso controllo al processo di laminazione si riesce a ottenere una struttura del Piombo a grano fine che lo renderà molto più resistente alla corrosione. Una volta terminata la laminazione il Piombo viene imbobinato e portato in stagionatura per uniformare la sua struttura cristallina e le sue proprietà meccaniche.

È ora il momento di verificare la geometria del laminato che viene poi portato a espansione per formare la griglia. Ottenuta la griglia si passa alla materia attiva. Nella zona dei mulini avviene la produzione dell’ossido di Piombo, ingrediente principale della materia attiva. Anche in questo caso, si parte da pani di piombo che vengono fusi in forni appositi e il piombo fuso viene trasferito in macchinari a tamburo rotante dove viene raffreddato e solidificato in cilindretti. I cilindretti verranno poi impiegati nei mulini per la produzione di polveri di ossido di piombo da utilizzarsi per la produzione della pasta (materia attiva) da spalmare sulle griglie delle batterie. Nei mulini, la rotazione del cilindro in presenza di una corrente d’aria provoca l’ossidazione della superficie del cilindretto seguita dal distacco dello strato ossidato. Dai silos le polveri di PbO vengono trasferite a macchine impastatrici nelle quali si prepara l’impasto mediante l’aggiunta di acqua, acido solforico diluito e additivi. La pasta prodotta viene quindi scaricata in apposite macchine spalmatrici che la distribuiscono sulla griglia che, successivamente, viene tagliata a misura. Si ottengono così placche che, proseguendo in un forno a tunnel, vengono parzialmente essiccate per consentirne l’impilamento su pallet.

Le piastre prodotte dal reparto subiscono il processo di curing in apposite celle di stagionatura a umidità e temperatura controllate per favorire la completa trasformazione chimica della materia attiva e la sua adesione alla griglia. Terminata la produzione delle piastre, si passa al reparto montaggio dove le piastre positive e negative vengono assemblate in gruppi mediante saldatura automatica, per costituire celle di tensione nominale di 2 Volt. Le piastre di opposta polarità sono divise da un separatore isolante (polietilene o lana di vetro); i gruppi così composti vengono inseriti in un contenitore all’interno del quale le sei celle vengono collegate in parallelo (per dare la tensione nominale di 12V) e sul quale viene successivamente saldato il coperchio da cui sporgono i poli terminali negativi e positivi. Da qui si prosegue al reparto carica dove le batterie vengono inviate a impianti automatici per il riempimento con acido solforico. Successivamente vengono fatte confluire sui banchi di carica e collegate in serie tra loro in numero variabile per costituire una linea di carica. Al termine della carica le batterie vengono inviate alla linea di finitura sulla quale vengono eseguite automaticamente, in successive stazioni, le operazioni di controllo acido, pulizia, tappatura e saldatura. Infine, vengono testate tutte le batterie tramite test di cortocircuito, dispersione, controllo livelli, scarica rapida e caduta di tensione.