Cosa sono le batterie al litio e come funzionano?

Cosa sono le batterie agli ioni di litio, di cosa sono fatte e quali sono i vantaggi rispetto ad altre tecnologie di accumulo delle batterie?

Proposte per la prima volta negli anni '70 e prodotte commercialmente da Sony nel 1991, le batterie al litio sono ora utilizzate nei telefoni cellulari, negli aeroplani e nelle automobili.Nonostante i numerosi vantaggi che le hanno portate ad un crescente successo nel settore energetico, le batterie agli ioni di litio presentano alcuni inconvenienti e sono un argomento che suscita molte discussioni.

Ma cosa sono esattamente le batterie al litio e come funzionano?

Di cosa sono fatte le batterie al litio?

Una batteria al litio è formata da quattro componenti chiave.Ha il catodo, che determina la capacità e la tensione della batteria ed è la fonte degli ioni di litio.L'anodo consente alla corrente elettrica di fluire attraverso un circuito esterno e quando la batteria è carica, gli ioni di litio vengono immagazzinati nell'anodo.

L'elettrolita è formato da sali, solventi e additivi e funge da condotto degli ioni di litio tra il catodo e l'anodo.Infine c'è il separatore, la barriera fisica che tiene separati catodo e anodo.

Pro e contro delle batterie al litio

Le batterie al litio hanno una densità energetica molto più elevata rispetto alle altre batterie.Possono avere fino a 150 wattora (WH) di energia per chilogrammo (kg), rispetto alle batterie al nichel-metallo idruro a 60-70WH/kg e quelle al piombo-acido a 25WH/kg.

Hanno anche una velocità di scarica inferiore rispetto ad altre, perdendo circa il 5% della carica in un mese rispetto alle batterie al nichel-cadmio (NiMH) che perdono il 20% in un mese.

Tuttavia, le batterie al litio contengono anche un elettrolita infiammabile che può causare incendi su piccola scala.È stato questo a causare le famigerate bruciature degli smartphone Samsung Note 7, che hanno costretto Samsung ad abbandonare la produzione eperdere 26 miliardi di dollari in valore di mercato.Va notato che ciò non è accaduto con le batterie al litio di grandi dimensioni.

Le batterie agli ioni di litio sono anche più costose da produrre, poiché possono costare quasi 40% in più da produrre rispetto alle batterie al nichel-cadmio.

Concorrenti

Gli ioni di litio devono affrontare la concorrenza di una serie di tecnologie alternative per le batterie, la maggior parte delle quali sono in fase di sviluppo.Una di queste alternative sono le batterie alimentate ad acqua salata.

In fase di sviluppo da parte di Aquion Energy, sono formati da acqua salata, ossido di manganese e cotone per creare qualcosa realizzato utilizzando "materiali abbondanti e non tossici e moderne tecniche di produzione a basso costo".Per questo motivo sono le uniche batterie al mondo ad essere certificate cradle-to-cradle.

Simile alla tecnologia di Aquion, la "Blue Battery" di AquaBattery utilizza una miscela di sale e acqua dolce che scorre attraverso le membrane per immagazzinare energia.Altri potenziali tipi di batterie includono le batterie alimentate dall'urina del Bristol Robotics Laboratory e la batteria agli ioni di litio dell'Università della California Riverside che utilizza sabbia anziché grafite per l'anodo, portando a una batteria tre volte più potente dello standard del settore.