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03 ottobre 2023

Le pratiche corrette di gestione di ricarica delle batterie negli ambienti industriali generano continuità operativa e rispetto ambientale.

Potreste non ricaricare i vostri dispositivi mobili nel modo giusto, il che significa che potreste danneggiare la batteria anzi tempo. Nessuno vuole una batteria esaurita, ma è quello che succederà se si continua a caricarla troppo. Parliamo quindi delle giuste modalità di utilizzo per prolungare la durata della batteria.

Questo post include il contributo di Brad Willard, Manager, Product Safety & Test, Engineering Shared Services, di Zebra Technologies. Brad fa parte del Green Product Council di Zebra ed è l’esperto di sicurezza delle batterie di Zebra Technologies._

Se collegate il vostro computer mobile, tablet o wearable ogni volta che è conveniente, o se ricaricate costantemente la batteria per mantenere una carica completa "nel caso in cui" non possiate caricarlo più tardi, state uccidendo la vostra batteria. Questo perché una batteria è costruita per durare solo un certo numero di cicli di carica.

Ciò significa che se si collega il dispositivo tre volte al giorno, completando ogni volta solo cariche parziali, la batteria potrebbe morire in circa quattro mesi (~166 giorni) se è stata costruita per una durata di 500 cicli?

Non necessariamente, ma la durata della batteria potrebbe essere dimezzata.  Tutto dipende dalle vostre abitudini di ricarica. Parliamo quindi di ciò che può prolungare o ridurre la durata della batteria e del dispositivo ponendo e rispondendo ad alcune domande:

Ogni evento di carica della batteria è considerato un "ciclo di carica"? Oppure la batteria deve arrivare a zero e poi ricaricarsi completamente per essere considerata un ciclo completo?

Un ciclo è definito come il 100% della capacità della batteria, ma non deve essere scaricato in una sola volta per essere considerato un "ciclo di carica". Due giorni di utilizzo del 50% della capacità o quattro giorni di utilizzo del 25% della capacità sono entrambi equivalenti a un ciclo completo. Non importa se ogni giorno si effettua una ricarica completa tra queste scariche del 25-50% o meno.

Quindi, se oggi scarico solo il 70% di una batteria (e ne rimane il 30% quando la collego per ricaricarla), ciò equivale a utilizzare il 70% di un ciclo, giusto?

Corretto. La batteria si esaurirebbe per un ciclo completo solo dopo averla scaricata (o utilizzata) per un altro 30%.

Se lascio che la batteria scenda solo al 30% prima di ricaricarla (perché non voglio rimanere bloccato da qualche parte senza un dispositivo completamente carico), ma la carico sempre al 100%, questo aiuta o danneggia la salute della batteria?

Ci sono alcuni comportamenti/metodi di ricarica estremi che hanno un impatto negativo sulla salute della batteria e ne esauriscono più rapidamente la durata. Ad esempio, caricare a una tensione/percentuale più alta (ad esempio fino al 100%), caricare più velocemente o tenere la batteria sul caricatore più a lungo (carica di mantenimento) può danneggiare la batteria e ridurne la durata.

Detto questo, ci sono tre variabili in particolare che contribuiscono al rigonfiamento e all'esaurimento della capacità della batteria (gli elementi che ne riducono la durata): 1, lo stato di carica - 2. La temperatura
3. Durata del tempo.  Se una di queste due variabili è alta, la terza deve essere bassa.  Pertanto, è possibile caricare una batteria al 100% *se* la temperatura non è estrema e il tempo di permanenza della batteria al 100% è inferiore a qualche settimana.  

I due comportamenti di ricarica che vedo accelerare maggiormente l'usura della batteria sono:

1. Lasciare la batteria in carica per mesi. Un esempio reale è stato quello di un cliente che ha acquistato computer tablet "di riserva" e li ha lasciati nel dock di ricarica per diversi mesi.  La pratica migliore in questo caso sarebbe quella di caricare il dispositivo al 50% e poi conservarlo separatamente dalla base di ricarica fino a quando non si è pronti a utilizzarlo attivamente.

2. Cicli di scarica breve di una batteria in cui la batteria è completamente carica, il dispositivo viene utilizzato per un breve periodo di tempo e poi viene rimesso nel dock di ricarica. Quando la batteria raggiunge lo stato di massima carica, il tasso di degradazione è massimo. Questo tasso rallenta man mano che la tensione della batteria si riduce. Il rabbocco frequente della batteria fa sì che la batteria trascorra più tempo nello stato di picco di carica, accelerando così il degrado. Tuttavia, anche il calore non è amico della batteria. Pertanto, mantenere la batteria al fresco, ma non al gelo, può contribuire a prolungarne la durata.

Le pratiche di ricarica della batteria consigliate sono applicabili a tutti i tipi di dispositivi (tablet, indossabili, cuffie, scanner, lettori RFID e stampanti mobili)? O solo ai computer palmari mobili (cioè quelli che assomigliano agli smartphone)?

Ogni tipo di dispositivo che utilizza celle agli ioni di litio (tutti!) trarrà vantaggio dall'impiego delle stesse best practice che descritte sopra, se volete massimizzare la durata della batteria, cosa che sicuramente farete, dato che è utile per i profitti in molti modi.

Se ho una flotta di dispositivi condivisi che vengono utilizzati 24 ore su 24 su più turni dal mio team, come devo consigliare loro di ricaricare i dispositivi in modo che la batteria possa superare un ciclo completo senza interrompere la produttività?

Se la batteria di un dipendente è scesa sotto il 50%, deve ricaricare i dispositivi durante la pausa successiva. Una ricarica di 20 minuti dovrebbe garantire al collaboratore due ore di autonomia aggiuntiva.

Teniamo a portata di mano batterie supplementari che i lavoratori possono sostituire quando la loro batteria si scarica e non hanno tempo di ricaricarla. Esiste però un momento "migliore" per questo scambio? Si può aspettare fino a quando la batteria è quasi esaurita, o si deve cambiare prima?

Per gli utenti che sostituiscono la batteria, si consiglia di sostituirla quando il livello di carica della batteria scende al 20-30%.

Che dire della ricarica wireless? È potenzialmente vantaggiosa o dannosa per i dispositivi con batterie agli ioni di litio?

La ricarica wireless presenta alcune sfumature. Da un lato, la ricarica wireless genera in genere più calore rispetto a un caricabatterie cablato. Tuttavia, la quantità di calore generata diminuisce notevolmente una volta che la batteria ha terminato la carica. Quindi, per valutare se la ricarica wireless è utile o dannosa, si devono considerare tre fattori: lo stato di carica della batteria, la temperatura della batteria e il tempo.  Se uno dei due fattori è alto, il terzo dovrebbe essere basso.  

Non consiglierei la ricarica wireless in un ambiente caldo come il cruscotto di un veicolo o vicino a una finestra esposta a sud. E per caldo si intende che la superficie del dispositivo ha una temperatura di 40° C o superiore. Questo tipo di riscaldamento è una combinazione di temperatura dell'aria, radiazione solare e calore generato dal sistema di ricarica o da altre apparecchiature che producono calore nelle vicinanze, e può danneggiare qualsiasi tipo di dispositivo, anche quelli più robusti. 

Per fare un esempio reale: un'azienda produttrice di bevande che utilizzava un computer tablet Zebra e il suo team teneva il dock di ricarica sopra una macchina imbottigliatrice. In estate, la temperatura dell'aria era di 35° C e il calore della macchina imbottigliatrice faceva salire la temperatura della tavoletta a 45° C. La tavoletta veniva tolta dal dock solo per circa 15 minuti per ogni turno di otto ore, quindi il livello di carica della batteria era sempre quasi al 100%. Dopo circa due mesi, la batteria si è gonfiata a tal punto che il tablet ha perso il contatto elettrico con il dock di ricarica. Se avessero usato un caricabatterie wireless, la temperatura del dispositivo sarebbe stata di qualche grado più calda e il rigonfiamento sarebbe avvenuto ancora prima.

RIASSUMENDO I  CONCETTI PRINCIPALI

I caricabatterie rapidi NON sono migliori di quelli tradizionali in termini di estensione della durata complessiva della batteria.  
Anzi, i caricabatterie veloci sono peggiori. Una ricarica più lenta è sempre meglio per la salute della batteria. Inoltre, i caricabatterie aftermarket possono degradare prematuramente la durata della batteria o ridurre il tempo di funzionamento del prodotto. Pertanto, è sempre consigliabile utilizzare gli accessori di carica OEM, poiché sono progettati per ottimizzare la durata del ciclo della batteria e il tempo di funzionamento.

NON lasciare che i dispositivi si scarichino il più possibile prima di ricaricarli.
Si tratta di una pratica obsoleta che deriva da una vecchia chimica di batterie (nichel-metallo idruro [NiMH]). Elevate profondità di scarica per le batterie agli ioni di litio le danneggiano attivamente. È meglio mantenere queste batterie entro intervalli moderati di stati di carica (20-80% o anche 30-70%), anche se non è la fine del mondo caricare al 100% o scaricare a vuoto ogni tanto.

Se possibile, non tenere i dispositivi sul caricabatterie per "ricaricarli" quando sono pieni. Se una batteria è scarica, prima di utilizzarla caricatela almeno al 30%, se non di più.

Tenendo presente tutto questo, immagino che vogliate esaminare attentamente il modo in cui voi o il vostro team state caricando le batterie dei dispositivi e come li utilizzate tra una carica e l'altra. È necessario apportare modifiche per migliorare l'efficienza dei dispositivi e delle batterie?

Di certo non vorrete sostituire una batteria o un intero dispositivo molto spesso, soprattutto se siete responsabili del finanziamento o della gestione di un parco di decine, centinaia o migliaia di dispositivi per i vostri dipendenti.

Inoltre, oltre ai costi finanziari e operativi di una carica impropria della batteria, c'è un altro aspetto da considerare: il costo ambientale.

Prolungare la durata della batteria significa ridurre il numero di batterie necessarie per ogni dispositivo mobile/terminale. Ciò riduce l'impatto ambientale del ciclo di vita del dispositivo, in quanto richiede meno materie prime, meno produzione, meno trasporto e meno smaltimento delle batterie. Le batterie contengono materiali preziosi e impattanti come oro, cobalto e litio. Evitare l'estrazione in eccesso può aiutare l'ambiente e i vostri profitti. Un altro vantaggio ambientale derivante dall'utilizzo di pratiche di ricarica che prolungano la vita delle batterie è che queste stesse pratiche tendono a utilizzare meno elettricità e quindi a produrre meno emissioni.

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