Le batterie al litio

Gran parte della strumentazione oggi utilizzata sui set è alimentata da batterie al litio. Conoscere bene queste riserve di energia, sapere come utilizzarle e conservarle al meglio è indispensabile per trarne il massimo in termini di affidabilità e longevità. Scopriamo allora le caratteristiche fondamentali degli accumulatori agli ioni di litio:

• Nel tempo le batterie al litio perdono gradualmente la carica, la capacità di mantenerla, la capacità stessa e la velocità di ricarica. La rapidità con la quale questi decadimenti avvengono dipende da come le batterie vengono utilizzate e conservate.
• La vita media di una batteria al litio ben mantenuta è di 4-6 anni o 300-500 cicli di carica. Con vita media s’intende il lasso di tempo durante il quale una batteria utilizzata e conservata in maniera ottimale mantiene almeno l’80% delle sue prestazioni originali, mentre con ciclo di carica s’intende un ciclo scarica completa – ricarica completa.
• Le batterie al litio soffrono gli shock meccanici. Le cadute possono comportare gravi danni.
• L’amperaggio di una batteria indica la sua capacità ed è solitamente indicato in milliampere ora (mAh). Va tenuto presente che quando si tratta di batterie di terze parti le cifre sono spesso inaffidabili. Di norma, anche se l’amperaggio dichiarato è minore, le batterie originali hanno una capacità maggiore e una maggiore longevità rispetto alle off-brand.
• Quando le batterie vengono stoccate per un lungo periodo di inutilizzo è cruciale conservarle al 40-50% della loro capacità; mai stivarle a piena carica né completamente scariche. È determinante anche la temperatura alla quale le batterie vengono conservate: i 15-20° sono ideali perché tengono bassa la velocità dell’invecchiamento chimico senza stressare i componenti elettronici e minimizzando il rischio che si crei condensa quando si spostano le batterie in un ambiente più caldo.
• Per quanto riguarda il protocollo di ricarica è difficile stabilire delle regole assolute in quanto non tutte le batterie al litio sono uguali né lo sono i caricatori che utilizziamo. In generale si consiglia di evitare la ricarica veloce, di ricaricare le batterie appena scendono sotto al 20% e di non caricarle oltre l’80%. Questa prassi prolunga la vita media delle batterie al litio di circa il 6%. Le ricerche più recenti mostrano che riducendo la tensione di carica attorno ai 4,10 V a cella si possono raggiungere 600-1000 cicli, mentre a 4,00 V si può arrivare a 1200-2000 cicli. In ogni caso è altamente sconsigliato scaricare le batterie al litio in maniera completa, soprattutto se non è possibile metterle immediatamente sotto carica.
• Come regola generale si considera che una batteria al litio in uso non dovrebbe scaricarsi in meno di un’ora. Quando così non è significa che la taglia o il numero di batterie utilizzate non sono sufficienti per lo strumento che si sta alimentando. La conseguenza di un processo di scarica eccessivamente rapido è la sensibile riduzione della longevità della batteria o delle batterie in uso. Una V-Lock di qualità correttamente utilizzata può mantenere fino all’80% delle proprie prestazioni anche per 7-8 anni, mentre una V-Lock eccessivamente stressata può raggiungere il termine della propria vita utile nella metà del tempo.

Come calcolare che batteria serva per alimentare un determinato strumento

La regola base è sempre la stessa: Watt = Volt * Ampere

Per essere precisi in questo caso specifico si dovrebbe parlare di Wattora (Wh) e di Ampere ora (Ah) ma le relazioni non cambiano e per i nostri scopi questi termini possono essere utilizzati in maniera intercambiabile.

Prendiamo ad esempio un emettitore LED da 100 W che può essere alimentato a batteria con una tensione di 14.4 V. Secondo la formula di cui sopra otteniamo:

100 W = 14.4 V * A

Volendo conoscere gli Ampere posso quindi calcolare:

A = 100 W / 14.4 V

E ottenere così un valore di circa 6.94 A, che posso per buona norma arrotondare almeno al decimo successivo, arrivando a 7 A. Sulla base di questo semplice calcolo ho scoperto che per alimentare per un’ora uno strumento da 100 W con una tensione di 14.4 V serve una batteria da 7 Ah.

Probabilmente la batteria dalla capacità più vicina ai 7 Ah che riuscirò a trovare sul mercato sarà da 6800 mAh, ossia 6.8 Ah. Ottenere qualcosa meno di un’ora di alimentazione potrebbe pure andarmi bene, ma anziché stressare una batteria di capacità inadeguata, che potrebbe persino cedere durante l’utilizzo, è decisamente più sensato utilizzare una batteria di taglia superiore, ad esempio, nel nostro caso, una 8 Ah.

Se invece sto utilizzando una 5 Ah posso facilmente immaginare che lo strumento si spegnerà in una quarantina di minuti e sapere con certezza che sto stressando in maniera eccessiva la batteria in quanto la sto scaricando in molto meno di un’ora. Allo stesso modo, avendo necessità di alimentare il LED per 4 ore, grazie al calcolo effettuato saprei di dovermi procurare una batteria da 28 Ah, due batterie da 14 Ah o 4 batterie da 7 Ah.

Per comodità d’uso, sulle batterie V-Lock è in genere riportata, oltre alla capacità, un’indicazione relativa al wattaggio. Questa è derivata come al solito dalla formula W = V * A (in questo caso Wh = V * Ah) e considera un voltaggio di 14.4 V. Quindi una V-Lock da 90 Wh può in teoria alimentare per un’ora uno strumento da 90 W che funzioni alla tensione di 14.4 V, che è poi il voltaggio richiesto dalla maggioranza degli strumenti dotati di un attacco V-Lock per l’alimentazione.

Il mito delle V-Lock

Quando si pensa a una batteria V-Lock si immagina uno strumento professionale di alta qualità che niente ha a che fare con le piccole batterie economiche come le onnipresenti NP-FXXX di produzione cinese, che sui set si utilizzano per alimentare un po’ tutto, dai monitor da camera, ai pannelli led, alle camere stesse.

In realtà all’interno del guscio di plastica di entrambi gli accumulatori si trovano le stesse celle agli ioni di litio in formato cilindrico di aspetto identico alle comuni pile stilo AA, solo più grandi. Nella maggior parte dei casi si tratta di Celle 18650, le cui dimensioni sono 18 mm di diametro e 65 mm di lunghezza, da cui il nome. La tensione nominale di questi accumulatori è di 3.6–3.7 V e la loro capacità tipica è di 2.000-3.500 mAh per cella. All’interno di una V-Lock 4 celle vengono messe in serie per portare la tensione in uscita 14.4 V e più celle vengono messe in parallelo per raggiungere la capacità desiderata. Nelle NP-FXXX, che hanno una tensione in uscita di 7.4v, solo 2 celle vengono messe in serie e per questo, a parità di amperaggio, possono avere dimensioni inferiori.

Chiaramente esistono celle e celle. Le Li-ion 18650 possono essere di ottima o di scarsa qualità, ma a meno che non ci si affidi ai principali brand (Anton/Bauer, Bebob, Core SWX, Blueshape, IDX, Hawk-Woods) non ci sono proprio garanzie.

Il fatto che una batteria sia una V-Lock non assicura di per sé una qualità superiore né una capacità maggiore rispetto a una qualsiasi altra batteria al litio. Tutto ciò che è lecito aspettarsi da una V-Lock è che disponga di una connessione V-Lock e di almeno una presa D-Tap, entrambe capaci di offrire una tensione in uscita di almeno 14.4 V. Esistono batterie NP-F970 da 10050 mAh e batterie V-Lock da 6600 mAh che costano il doppio.

In conclusione, prima di procedere all’acquisto di una batteria V-Lock è bene verificarne le specifiche, in particolare la capacità e la presenza di sistemi di protezione come il BMS, per valutare se effettivamente lo strumento valga il suo prezzo.

Batterie al litio e trasporto aereo

Per viaggiare in aereo con batterie al litio senza rischiarne la confisca è necessario rispettare queste direttive:

• Le batterie fino a 100 Wh possono essere trasportate senza autorizzazione, ma solo nel bagaglio a mano. In stiva sono vietate.
• Le batterie tra 100 e 160 Wh possono essere trasportate previa approvazione della compagnia aerea. Anche in questo caso vanno custodite nel bagaglio a mano, in stiva sono vietate.
• Le batterie oltre 160 Wh sono vietate nel trasporto passeggeri. Possono viaggiare solo come merce pericolosa con spedizione dedicata e imballaggi omologati.
• In genere ogni passeggero può portare con sé fino a due batterie tra i 100 e i 160 Wh. È bene ricevere conferma di questo limite dalla compagnia aerea in quanto alcune compagnie sono più restrittive di altre.
• Apporre sulle batterie un’etichetta che riporti la potenza in Wh, qualora questa non sia già ben evidenziata sul guscio dell’accumulatore, può velocizzare i controlli.

Sicurezza e smaltimento

Le batterie al litio possono diventare instabili se danneggiate, se esposte a fonti di calore intenso o caricate/scaricate impropriamente. Mai forare, bruciare o aprire una batteria al litio: il rischio di esplosione è reale.

Se le celle mostrano gonfiore, fuoriuscita di liquidi o subiscono urti gravi è importante interromperne subito l’utilizzo e smaltirle al più presto, possibilmente dopo averle isolate in un contenitore ignifugo.

Le batterie al litio, come tutte le altre batterie, non si gettano nell’indifferenziato, si smaltiscono come rifiuti pericolosi presso isole ecologiche, negozi specializzati o servizi RAEE.

Per limitare i rischi e favorire la salute generale delle batterie al litio è consigliato utilizzare esclusivamente caricatori certificati.