Introduzione alle Batterie agli Ioni di Litio
Le batterie agli ioni di litio, note anche come batterie Li-ion, sono un tipo di batteria secondaria (ricaricabile) composta da celle in cui gli ioni di litio si muovono dall’anodo attraverso un elettrolita al catodo durante la scarica e viceversa durante la ricarica. Queste batterie presentano diversi vantaggi specifici, tra cui l’alta tensione delle celle, l’elevata densità energetica e l’assenza di effetto memoria. Sono impiegate in numerosi dispositivi come computer portatili, attrezzi elettrici senza filo, alcune auto elettriche, monopattini elettrici, la maggior parte delle biciclette elettriche, power bank portatili e torce a LED.
Composizione e Funzionamento
Il catodo è realizzato in un materiale composito (un composto intercalato di litio) e determina la nomenclatura della cella della batteria Li-ion. L’anodo è solitamente composto da grafite porosa litidata. L’elettrolita può essere liquido, polimerico o solido. Il separatore è poroso per consentire il trasporto degli ioni di litio e prevenire il cortocircuito e il surriscaldamento delle celle. La chimica, le prestazioni, i costi e le caratteristiche di sicurezza variano a seconda del tipo di batteria agli ioni di litio. L’elettronica portatile utilizza principalmente batterie al litio-polimero (con un gel polimerico come elettrolita), un materiale del catodo in ossido di cobalto di litio (LiCoO2) e un anodo in grafite, offrendo un’elevata densità energetica.
Tipologie e Applicazioni
Una delle tipologie più comuni è la batteria 18650, utilizzata in molte batterie per computer portatili, attrezzi elettrici senza filo, alcune auto elettriche, monopattini elettrici, biciclette elettriche, power bank portatili e torce a LED. Il voltaggio nominale è di 3,7 V. È importante distinguere le batterie primarie al litio non ricaricabili (come le celle a bottone al litio CR2032 3V) dalle batterie agli ioni di litio o polimero di litio ricaricabili. Le batterie primarie contengono litio metallico, a differenza delle batterie agli ioni di litio.
Batterie agli Ioni di Litio nel Settore Automobilistico
Il tipo di Li-ion più comune nei piccoli elettrodomestici (laptop, cellulari) è l’ossido di cobalto di litio (LCO) a causa della sua elevata energia specifica. Tesla Motors utilizza celle LCO di dimensioni simili a quelle dei laptop nei loro veicoli elettrici (EV), combinate con un sistema di raffreddamento a liquido. Tuttavia, la bassa potenza specifica e la vita utile limitata rendono questo tipo meno idoneo per gli EV. Al contrario, le celle al fosfato di ferro e litio (LiFePO4/LFP) non subiscono surrisc
aldamento e presentano rischi di incendio quasi nulli, poiché non rilasciano ossigeno ad alte temperature. Queste celle hanno una buona durata, costi bassi per Ah e kW, buone capacità di potenza ed estrema sicurezza, ma l’energia specifica è bassa e le prestazioni sono scarse a basse temperature.
Batterie agli Ioni di Litio e lo Stoccaggio dell’Energia nella Rete Elettrica
Le batterie agli ioni di litio giocano un ruolo cruciale anche nello stoccaggio dell’energia per la rete elettrica. Grazie alla loro alta densità energetica e lunga durata, queste batterie sono ideali per accumulare energia da fonti rinnovabili come il sole e il vento. Possono inoltre fornire una risposta rapida ai picchi di domanda, contribuendo a stabilizzare la rete elettrica.
Conclusioni
Le batterie agli ioni di litio sono diventate una tecnologia chiave nell’era moderna, trovando applicazione in una vasta gamma di dispositivi e sistemi. La loro alta densità energetica, lunga durata e versatilità le rendono la scelta ideale per molte applicazioni, dall’elettronica di consumo ai veicoli elettrici e allo stoccaggio di energia. Mentre la tecnologia continua a evolversi, il loro ruolo nell’energia sostenibile e nella mobilità elettrica è destinato a crescere ulteriormente.
