Composizione della Batteria al Litio Metallico
Le batterie al litio metallico, note anche come celle a litio primarie, sono batterie non ricaricabili caratterizzate dall’uso di litio metallico come anodo. Queste batterie si distinguono per il loro basso tasso di auto-scarica, garantendo così una lunga durata, fino a 10 anni, e una buona resistenza a temperature elevate fino a 70°C.
Tipi Comuni di Celle al Litio
Le celle più diffuse includono:
- Cella al Litio-Manganese Diossido (Li/MnO2): Usata comunemente nelle pile a bottone come CR2032, questa cella ha un voltaggio totale di 3 volt.
- Cella al Litio-Ferro Disolfuro (Li/FeS2): Queste batterie cilindriche sono progettate per sostituire le batterie alcaline o a zinco-carbone, con un voltaggio nominale di 1,5 volt.
- Cella al Litio-Tionil Cloruro: Nota per la sua alta densità energetica, questa cella ha una vita utile di 15-20 anni.
- Cella al Litio-Aria: Simile alle celle a zinco-aria, ha una densità energetica teorica molto alta.
Reazione Chimica nelle Celle al Litio
La reazione generale nelle celle al Li/MnO2 è rappresentata dalla seguente equazione:
Li(s) + MnIVO2(s) ⇌ MnIIIO2(Li+) [E° = +3.19 V]
Differenze tra Batterie Primarie e Secondarie al Litio
È importante distinguere le batterie primarie al litio dalle batterie secondarie al litio-ionico o al litio-polimero, che sono ricaricabili. Le batterie al litio-ionico non contengono litio metallico.
Caratteristiche del Litio come Materiale Elettrodico
Il litio è un materiale elettrodico eccezionale per batterie ad alta densità energetica grazie al suo basso potenziale elettrodico e all’elevata conduttività. Morbido e malleabile, può essere estruso in sottili lamine.
Classificazione delle Batterie al Litio
Le batterie al litio possono essere classificate in base al materiale del catodo e al voltaggio. L’uso di un catodo di disolfuro di ferro dà una batteria con un voltaggio nominale di 1,5 volt, mentre la maggior parte delle altre batterie al litio sono sistemi da 3,0 volt.
Composizione della Batteria al Litio Metallico (Li/MnO2)
Una cella
Li/MnO2 è composta da:
- Coperchio (terminale negativo)
- Anodo: Il materiale attivo nell’anodo è il litio metallico. Gli ioni Li+ passano in soluzione e si diffondono attraverso l’elettrolita e il separatore fino al catodo.
- Separatore: Una membrana permeabile posta tra l’anodo e il catodo di una batteria.
- Catodo: Il materiale attivo del catodo è il diossido di manganese (MnO2) ad alta densità, che viene ridotto dallo stato tetravalente allo stato trivalente.
- Elettrolita: L’elettrolita nelle celle Li/MnO2 è una miscela di solventi organici in cui è disciolto un sale di metallo alcalino.
- Contenitore (terminale positivo)
Le batterie al litio metallico sono ampiamente utilizzate per la loro lunga durata e affidabilità in un’ampia gamma di temperature, rendendole ideali per applicazioni che richiedono una lunga durata e una manutenzione minima.
Conclusione
In conclusione, le batterie al litio metallico rappresentano una tecnologia di punta nel settore delle batterie non ricaricabili. Con una varietà di tipologie e applicazioni, dall’uso quotidiano in dispositivi portatili a impieghi più specifici in settori ad alta tecnologia, queste batterie offrono prestazioni eccellenti e una lunga dur
ata. La loro composizione unica e le reazioni chimiche interne permettono loro di raggiungere una densità energetica elevata e una lunga durata, rendendole un’opzione ideale in molti contesti. Nonostante la loro efficienza, è fondamentale una corretta gestione e smaltimento, vista la presenza di componenti metallici e sostanze potenzialmente nocive. In futuro, l’innovazione continua in questo settore potrebbe portare a sviluppi ancora più significativi nella tecnologia delle batterie al litio.
