BATTERIE AL LITIO

Cosa sono le batterie al litio

Le batterie al litio (o accumulatori al litio) sono batterie ricaricabili che per generare energia utilizzano il litio. Grazie ad alcune caratteristiche che consentono prestazioni migliori di quelle tradizionali – sono compatte, leggere e si ricaricano rapidamente – sono largamente utilizzate in diversi campi di applicazione: dall’elettronica di consumo (smartphone, tablet, pc, fotocamere digitali) alla mobilità elettrica (biciclette, scooter, monopattini o auto elettriche), dai sistemi fotovoltaici al settore medico (pacemaker, defibrillatori), militare e aerospaziale (sonde, stelliti).

Batterie al litio: funzionamento

Una batteria agli ioni di litio, come viene più correttamente chiamata, sfrutta la reazione chimica tra il litio e altri materiali per generare energia elettrica. È caratterizzata da un elettrodo positivo, il catodo, e da uno negativo, l’anodo: il primo è composto da ioni di litio, il secondo invece da un conduttore elettrico come la grafite. Durante la fase di carica gli ioni di litio contenuti nel catodo si spostano attraverso l'elettrolita verso l'anodo, dove vengono immagazzinati producendo energia elettrica; nella fase di scarica invece, quando la batteria cede energia, avviene il percorso inverso, gli ioni di litio cioè migrano dall'anodo verso il catodo erogando l’energia necessaria al funzionamento del dispositivo connesso. Nel corso di ogni ciclo di carica e scarica gli ioni in pratica si spostano avanti e indietro tra il catodo e l'anodo, consentendo così il funzionamento continuo della batteria.

Batterie al litio: pro e contro

Come ogni conquista moderna, l’uso delle batterie al litio presenta numerosi vantaggi, ma non è esente da altrettanti svantaggi. Vediamoli nel dettaglio.

Batterie al litio vantaggi. Tra gli aspetti positivi rientrano un ingombro e un peso ridotti rispetto alle generazioni precedenti, come quelle al nichel-cadmio; sono leggere e a parità di volume accumulano una maggiore quantità di energia. Hanno una migliore efficienza energetica, la perdita di energia durante il ciclo di carica e scarica è minima, mentre quando non vengono utilizzate attivamente la percentuale di carica persa è davvero trascurabile. In termini pratici vuol dire che la batteria dura di più. Si ricaricano rapidamente e questo rivela i suoi vantaggi soprattutto con veicoli elettrici e dispositivi portatili che richiedono tempi di ricarica ridotti. Non subiscono l’effetto memoria: rispetto alle vecchie batterie possono sopportare diversi cicli di ricarica anche se non completamente scariche, senza per questo danneggiarsi o perdere di efficacia.
Batterie al litio svantaggi. Sono più costose rispetto ad altre, le variazioni di temperatura possono comprometterne l’efficienza, mentre il loro smaltimento e riciclaggio richiede delle attenzioni particolari. Il litio inoltre pone alcuni problemi di sicurezza: se sottoposto a temperature elevate può surriscaldarsi, infiammarsi e in alcuni casi esplodere.

Quanto dura una batteria al litio?

Le batterie al litio non hanno una data di scadenza, la loro durata dipende infatti da diversi fattori come l’uso che se ne fa, la manutenzione, le condizioni di carica e scarica, le condizioni di temperatura (troppo bassa o troppo elevata) a cui sono sottoposte e la qualità della batteria stessa. Sono progettate di solito per fornire dai 500 ai 1000 cicli completi di carica e scarica, prima che inizino a essere meno efficienti. La capacità delle batterie diminuirà gradualmente nel tempo e dureranno via via meno, anche se non viene raggiunto il numero massimo di cicli specificato dal produttore. Tuttavia, si stima che le batterie più affidabili possano garantire un ciclo di vita di circa 10 anni.

Tipi di batterie al litio

tipologie di batterie al litio

Batterie al litio-ion (Li-ion): sono le più comuni e ampiamente utilizzate. Sono utilizzate in una vasta gamma di applicazioni: dispositivi portatili, veicoli elettrici, telefonia, sistemi di accumulo di energia, applicazioni industriali, militari ed aerospaziali. Sono caratterizzate da una elevata efficienza, uno scarso effetto memoria e un basso livello di auto scarica.
Batterie al litio-polimero (Li-Po): sono un’evoluzione delle precedenti e vengono impiegate in dispositivi sottili come smartphone, tablet, dispositivi medici o stampanti industriali. Non sono infiammabili, ma la principale caratteristica è data dalla loro estrema compattezza e leggerezza.
Batterie al litio-ferro-fosfato (LiFePO4): offrono una maggiore stabilità termica, sicurezza e durata della batteria rispetto alle batterie al litio-ion tradizionali. Sono comunemente utilizzate in accumulatori per veicolo ibridi ed elettrici, per il fotovoltaico, ma anche per biciclette a pedalata assistita, motoveicoli elettrici e caricabatterie per muletti. Hanno un ottimo ciclo di vita e non subiscono alcun effetto memoria.

Batterie al litio per fotovoltaico

Con l’avvento della transizione energetica e l’esigenza crescente di affidarsi alle energie rinnovabili, le batterie al litio hanno iniziato a trovare applicazione anche nel campo del fotovoltaico. Le batterie per fotovoltaico sono dispositivi di accumulo che consentono di immagazzinare l'energia prodotta da un impianto fotovoltaico per poterla poi consumare successivamente, ad esempio nelle ore serali e notturne o quando piove e l’impianto non produce energia. Hanno una lunga durata (dai 10 ai 20 anni), sopportano un numero elevato di cicli di carica e scarica e si ricaricano rapidamente.

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