Autopsia batteria Nokia BL-5C (li-ion e materiali)

In attesa di aprire il pacco batteria per condurre gli esperimenti col litio, mi documento un pò sui materiali comunemente usati all'interno, anche per evitare sorprese durante l'apertura ed il disassemblaggio.

Da wikipedia: Gli accumulatori al litio, ...sono costituiti da un anodo in strati di grafite dove sono "immersi" atomi di litio, mentre il catodo è un sale di litio (solitamente LiMn₂O₄) e l'elettrolita è una soluzione di perclorato di litio LiClO₄ in etilencarbonato C₂H₄CO₃, un solvente organico.

Questa batteria utilizza soluzioni non acquose di solventi a elevata permittività elettrica come il carbonato di propilene, carbonato di etilene, dimetilsolfossido, ecc., nei quali vengono disciolti sali di litio (LiPF₆, LiBF₄, LiClO₄ e LiAsF₆) e successivamente aggiunti altri composti organici (tetraidrofurano, dietilcarbonato ecc.) per incrementare la conducibilità ionica delle soluzioni. All'anodo abbiamo degli atomi di litio “immersi” in strati di grafite, il catodo è un suo sale (solitamente LiMn₂O₄) e l'elettrolita è una soluzione di perclorato di litio (LiClO₄) in etilencarbonato (C₂H₄CO₃), un solvente organico.

Bene, grazie ma di chimica ci capisco veramente poco o niente ma non importa, se non per capire che è pericoloso aprirle... il che mi spinge a farlo ovviamente :-)

Giusto per capire un pò meglio, il dimetilsolfossido viene usato come agente per la rimozione delle vernici da legno o metalli (sverniciante), il tetraidrofurano a temperatura ambiente è un liquido incolore dallo sgradevole odore caratteristico, abbastanza volatile, facilmente infiammabile, il litio è un metallo soffice color argento, che si ossida rapidamente a contatto con l'aria o l'acqua (non va toccato con le dita, ancor meno se umide)... in sintesi, c'è davvero da farsi male. Alla prossima.

P.S. l'energia nucleare fa peggio. Ripeto: l'energia nucleare fa peggio.

Batterie alcaline (materiali)

Mi era venuto l'impulso di aprire una batteria alcalina per l'autopsia ma ho desistito. Parlo delle D*racell Plus scariche che accumulo prima di portarle negli appositi contenitori all'ecocentro. Abbiamo già visto gli esperimenti per la ricarica che sembra funzionare a metà (vedi post). Visto che non si ricaricano bene,  le ho pagate, sono di mia proprietà, pensavo di recuperare i materiali. Mi sono fatto un giro in rete (gùgol docet) per capire cosa contengono ed ho trovato la scheda di sicurezza del prodotto con tutte le raccomandazioni d'uso.

Le pile  alcaline MN1500 mod. LR6 formato AA da 1,5 volts (codice  nell'involucro metallico OE24CH 5LK110) contengono:

• Biossido di manganese (MnO2) al 35-40%
• Idrossido di potassio (KOH) al 5-10%
• Zinco (Zn) al 10-25%
• Grafite al 1-5%

Questo secondo le dichiarazioni del produttore che in calce alla scheda dichiara che non sono dannose per l'ambiente...sarà vero? Sommando però le percentuali dei materiali dichiarati nella composizione però, non si arriva al 100% per cui non si capisce cos'altro contengano di segreto. Dei possibili utilizzi alternativi di questi materiali, ce ne sono alcuni che mi hanno per ora convinto a lasciar perdere. Questo perchè occorrerebbero delle conoscenze di chimica che non ho, poi una lista di materiali e reagenti che non so nemmeno dove comprarli e terzo una pericolosità preoccupante che richiede attrezzzature di un certo rilievo.  In cantiere però ho messo in preventivo la possibilità di utilizzo del biossido di manganese per placcare il titanio da usare nelle celle a combustibile, alternativo al platino che costa troppo. Una fuel cell autocostruita? E' un progetto interessante che è in corso di sviluppo ma che purtroppo richiede ancora alcuni studi di ricerca, oltre a procedimenti ed all'uso di acidi altamente corrosivi e pericolosissimi. 

So inoltre che viene utilizzato per decolorare il vetro fuso. Fondere delle vecchie bottiglie verdi per produrre delle mattonelle "trasparenti" (grigio in verità) tipo quelle in vetrocemento che viene usato nelle pareti divisorie... è da un pò che ci sto pensando e la cantina è piena di materia prima che attende di essere riciclata in casa.

Forse lo zinco potrei usarlo col rame di recupero, tramite fonderia autocostruita, per produrre ottone. L'ho visto fare e non è una cattivissima idea per la produzione di maniglie o oggettistica varia. Una fornace per fonderia di piccole quantità di metallo la si può autocostruire con un bidone e del cemento refrattario. In rete ci sono già molti progetti che vengono usati per fondere l'alluminio degli hard disk e produrre così dei pezzi metallici usati nelle costruzioni.

L'idrossido di potassio (chiamato anche potassa caustica) mi ha convinto a lasciar perdere perchè è molto pericoloso da maneggiare e non ho voglia di contaminare il bunkerlab con sostanze velenose....magari in futuro se mi verrà voglia di rischiare o di fare esperimenti, ma per ora no. Alla prossima.

P.S. Date al calino ciò che è di alcalino. Ripeto: Date al calino ciò che è di alcalino.

Autopsia batteria Nokia BL-5C

Una batteria di un cellulare che "resiste" in stand-by per 24 ore ma garantisce 30 secondi in conversazione, è una batteria che ha fatto più che egregiamente il suo dovere e che è stata sfruttata sin troppo per troppo tempo. E' venuto il momento di sostituirla con una nuova (sic!) ma anche l'occasione per aprirla e vedere com'è fatta al suo interno. Sto parlando della Batteria Nokia ricaricabile modello BL-5C capacità 1020mAh 3,7Volts LI-Ion (ioni di litio). Voglio provare l'esperimento del litio in acqua (osservare la reazione chimica esotermica) e per fare questo dovrò aprire l'involucro ai minimi termini (disassemblaggio estremo). Per iniziare, si toglie la pellicola esterna che riporta i dati tecnici, le raccomandazioni d'uso, il QR code  e l'ologramma che attesta l'originalità del prodotto.  L'ologramma è un foglietto trasparente (olografato) sovrapposto ad un etichetta riflettente che conferisce il tipico aspetto tridimensionale. Una volta tolto l'involucro incollato, si nota una sigla stampata nel corpo della batteria (P0530489 probabilmente la codifica del modello o l'anno luogo di produzione...boh), un frame di plastica che tiene assieme il corpo batteria con un minuscolo circuito elettronico, sorretto da una spugnetta che fa da "ammortizzatore", e due linguette metalliche per i poli positivo e negativo. Un terzo contatto esterno (fra i due estremi + e -) è il terminale "T" che dovrebbe fare capo al termistore NTC usato per il regolatore di carica. Il termistore è una resistenza variabile in funzione della temperatura. Il valore della resistenza viene monitorato dal regolatore di carica per evitare il surriscaldamento dell'elemento al litio sottoposto a ricarica. Questo per evitare il surriscaldamento con produzione di gas che in casi estremi possono incendiare o far esplodere la batteria....ricordate qualche episodio di cronaca??

Per ora procedo con l'esame del circuito che nel retro riporta la sigla Cn-3650.  Due integrati a tre terminali e cinque resistenze... il termistore non ho idea di quale e dove sia. Una lacca nera impedisce di ricostruire visivamente il circuito e la mancanza di sigle rende estremamente difficoltoso intuire il funzionamento dello stesso... magari googlando un pò si riesce a trovare qualche schema di principio, un datasheet o alla peggio, pazientemente, si gratta la vernice con dei micro abrasori e si cerca di seguire il percorso delle piste. Non mi è ancora chiaro se per la ricarica è sufficiente l'azione del circuito interno o se occorre prevedere un micro esterno (probabilmente all'interno del cellulare c'è sicuramente qualche regolatore DC/DC) per fornire i giusti valori di tensione / corrente necessari alle fasi di ricarica. Le batterie al litio infatti, pur rappresentando tutto sommato un ottima soluzione per la conservazione ed erogazione dell'energia, sono un pò "permalose" nella fase di carica che richiede, batteria per batteria, un preciso e predefinito profilo da rispettare per evitare la distruzione della stessa. La mancanza di sigle è un vero ostacolo, anche se il circuito è estremamente semplice.
Aggiornamento (wikipedia):

Una pila al Li-Ion singola non va mai scaricata sotto una certa tensione, per evitare danni irreversibili. Di conseguenza tutti i sistemi che utilizzano batterie al Li-Ion sono equipaggiati con un circuito che spegne il sistema quando la batteria viene scaricata sotto la soglia predefinita. Dovrebbe dunque essere impossibile scaricare la batteria "profondamente" in un sistema progettato per funzionare correttamente durante il normale uso. Questa è anche una delle ragioni per cui le pile al litio non vengono mai vendute da sole ai consumatori, ma solo come batterie finite progettate per adattarsi ad un sistema particolare.

Quando il circuito di monitoraggio della tensione è montato all'interno della batteria (la cosiddetta "batteria intelligente") anziché come equipaggiamento esterno, e consuma continuamente una piccola corrente dalla batteria anche quando non è in uso, la batteria non va a maggior ragione immagazzinata per lunghi periodi completamente scarica, per evitare danni permanenti.

Ora devo pensare a come aprire il pacco che contiene il litio... e' una scatoletta metallica apparentemente priva di giunture ed apparentemente affogata in resina solidificata. Sarà un impresa. Alla prossima. 

P.S. la quaglia è nel nido ed il fagiano ha fatto l'uovo. Ripeto: la quaglia è nel nido ed il fagiano ha fatto l'uovo.