Batterie al litio: cosa sono e come funzionano

Tutti noi abbiamo usato più volte nella vita, consapevolmente o inconsapevolmente, delle batterie al litio. Infatti, grazie alle loro caratteristiche, queste batterie vengono utilizzate su gran parte dei dispositivi elettronici. Ma cosa sono esattamente e come sono fatte?

Cosa sono le batterie al litio

Innanzitutto occorre fare una precisazione. Quelle che noi chiamiamo “batterie al litio” sono in realtà batterie agli ioni di litio. Per questo motivo sulle batterie spesso si può trovare la sigla Li-ion, che sta appunto per ioni di litio.

Questa particolare batteria è stata molto significativa soprattutto nell’uso di strumenti tecnologici ed elettronici. Infatti, è proprio grazie alle batterie al litio che oggi possiamo utilizzare cellulari e altri dispositivi elettronici di piccole dimensioni ma con una buona autonomia.

Le batterie al litio funzionano grazie ad alcune componenti chimiche che, chiuse all’interno dell’involucro, si connettono con l’esterno grazie a due estremità: una positiva, chiamata catodo, e l’altra negativa, chiamata anodo. La sostanza chimica viene invece denominata elettrolita. Quando queste due cariche opposte vengono messe in contatto, grazie alla presenza di un materiale conduttore, viene originata l’energia ovvero gli ioni. Infatti, per via delle diverse componenti chimiche le particelle all’interno della batteria tendono a unirsi e a separarsi in maniera continua. Questo produce gli ioni, appunto, ovvero l’energia che alimenta la batteria. Gli elettroni invece generano l’elettricità che serve a far funzionare il dispositivo elettronico, sia esso uno smartphone, un tablet o un notebook.

Per compiere questo processo, il flusso di ioni ed elettroni deve staccarsi dagli atomi e muoversi dall’anodo al catodo e viceversa, attraverso l’elettrolita. Quando gli ioni di litio smettono di circolare attraverso materiale elettrolita, significa che la batteria è carica. Al contrario, se la batteria cede energia significa che si trova in fase di scarica. Quando l’anodo non ha più ioni di litio da cedere la batteria è completamente scarica.

Dove vengono utilizzate le batterie al litio

Uno dei vantaggi principali delle batterie al litio è la lenta dissipazione della carica. La fase di carica della batteria è più rapida rispetto a quella di scarica, perché la prima fase avviene su un circuito interno, mentre l’altra su uno esterno. Le batterie necessitano di molto tempo per scaricarsi, quindi possono essere utilizzate per alimentare diversi strumenti. Vengono infatti utilizzate in moltissimi ambiti, sia le batterie al litio in formato cilindrico che a bottone, che di altre forme.

Le batterie al litio sono la principale fonte di alimentazione per quanto riguarda le attrezzature elettroniche, come smartphone, tablet e notebook, ma anche delle auto elettriche o ibride. Questo genere di batterie sono ricaricabili, quindi riescono ad accumulare energia che viene poi rilasciata. Le batterie utilizzate per smartphone e tablet sono di tipo Litio-Ossido di cobalto/LCO (o LiCoO2), mentre quelle utilizzate nelle auto elettriche usano una combinazione di litio, nichel, manganese e ossido di cobalto/LiNMC (LiNiMnCoO2).

Non tutte le batterie agli ioni di litio hanno la stessa autonomia. Infatti molto dipende dal dispositivo che deve alimentare o dalle attività che deve andare a svolgere.
A volte un’azienda può avere l’esigenza di utilizzare batterie al litio personalizzate, Torricella Srl è una delle aziende più famose per la produzione e la distribuzione di pile al Litio Cilindriche, standard o su misura.

Come sono nate le batterie al litio

Le batterie al litio hanno visto i primi esperimenti nel 1912, grazie ad un accumulatore inventato da Gilbert N. Newis. Grazie alla presenza di litio infatti, questo sistema era in grado di fornire voltaggi

più elevati rispetto ad altre pile in uso all’epoca. È però nel 1970 che il chimico Whittingham riuscì a definire il prototipo di batteria ricaricabile utilizzando il litio. Purtroppo però queste batterie non vennero usate quanto sperato, perché erano particolarmente instabili e rischiavano di esplodere durante l’uso. Inoltre, a quei tempi il prezzo del petrolio – elemento utilizzato per alimentare gran parte delle batterie ricaricabili in quegli anni – crollò, quindi le batterie al litio vennero messe da parte.

Nel 1991 fu però Goodenough a mettere a punto la prima batteria al litio per Sony, cambiando il materiale di costruzione del catodo. Questo migliorò le prestazioni e ne aumentò la potenza. Poi, sempre nel 1991, fu Akira Yoshino, ad eliminare il litio puro dalle batterie, sostituendolo con gli ioni di litio.

Qualche anno fa, nel 2019, Whittingham, Goodenough e Yoshino ricevettero infatti il Premio Nobel per la Chimica, proprio grazie a questo progetto.

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