...che le batterie a ioni di litio sono leggere, ad alta capacità ed estremamente efficaci?
Perché le batterie a ioni di litio sono sulla bocca di tutti?
Le apparecchiature piccole, leggere e soprattutto portatili stanno diventando sempre più popolari: cellulari, notebook e, già da qualche tempo, anche gli attrezzi da giardinaggio. Hanno tutti bisogno di alimentazione, ma anche nel caso degli attrezzi da giardinaggio i cavi di alimentazione sono sempre più considerati un impiccio. Di conseguenza, le batterie affidabili e ad alta capacità stanno diventando sempre più importanti. Le moderne batterie a ioni di litio stanno prendendo piede come alimentazione per gli attrezzi da giardinaggio. Hanno un particolare vantaggio: non sono soggette al nocivo effetto memoria della precedente generazione di batterie e pertanto sono pronte all'uso in qualsiasi momento. Ma come funziona questa batteria compatta e a bassa dispersione?
Come funzionano le batterie a ioni di litio?
Come suggerisce il nome, la batteria a ioni di litio è una batteria ricaricabile basata sul litio, un elemento leggero. A differenza delle batterie al litio, queste sono ricaricabili. Contengono una combinazione di componenti chimici sensibili con diverse cariche elettriche che possono reagire molto rapidamente. Le sostanze a carica positiva e negativa sono separate solo da una sottilissima parete di plastica.
Le batterie a ioni di litio sono chiamate anche batterie a scambio ionico o a trasferimento ionico. Queste descrizioni rispecchiano il principio fondamentale di questo tipo di batteria: il processo di carica e scarica causa essenzialmente solo un trasferimento degli ioni di litio, ovvero degli atomi di litio elettricamente carichi, tra i due elettrodi. Quando la batteria si sta caricando, gli ioni di litio vengono trasferiti a uno strato di grafite, ossia di carbonio. Durante la scarica, gli ioni tornano indietro. La migrazione degli ioni genera una forza elettromotrice che controlla il flusso degli elettroni. Nelle batterie a ioni di litio, il polo positivo è in ossido metallico di litio e il polo negativo è in carbonio.
Cosa significa "effetto memoria"?
La capacità di una batteria a ioni di litio si riduce con il tempo anche se non viene usata, principalmente per la reazione di sfruttamento degli elettroliti da parte del litio. Questo processo è noto come auto-scarica. Succede con tutti i tipi di batteria, ma molto meno nelle batterie a ioni di litio rispetto ai tipi precedenti.
Nel caso delle batterie a ioni di litio non c'è nessun effetto memoria. Nelle vecchie batterie al nichel-cadmio (NiCd), una scarica parziale frequente fa in modo che la batteria "si accorga" dell'energia necessaria per ricaricare e non rende più disponibile la sua intera capacità. Le batterie a ioni di litio, invece, possono essere ricaricate a piena capacità in qualsiasi momento e hanno un'auto-scarica molto ridotta. Così sono facili da gestire e sono piccole e leggere nonostante l'elevata capacità. Inoltre, ora sono disponibili in classi di rendimento più elevate a prezzi accessibili, il che permette di usarle in apparecchiature più grandi con maggiori requisiti di alimentazione.
Perché abbiamo a disposizione questa fantastica tecnologia solo ora?
La teoria alla base delle batterie aglio ioni di litio è nota fin dagli inizi del 20° secolo, per molto tempo è mancata un'applicazione pratica. I vantaggi del litio come materiale per gli elettrodi erano noti già in precedenza: la prima batteria al litio e diossido di zolfo è stata realizzata nel 1938, e la batteria al litio e cloruro di tionile nel 1969. Le batterie aglio ioni di litio, tuttavia, erano estremamente sensibili agli utilizzi non corretti e pertanto non erano adatte per l'uso quotidiano. Nel 1995, Sony ha lanciato sul mercato la prima batteria a ioni di litio. Oggi i processi chimici nella batteria sono controllati da un sistema di gestione e monitoraggio della batteria (BMS), che protegge dalla scarica profonda, dal sovraccarico e dal sovraccarico termico. Oltre al complesso sistema di carica, le batterie agli ioni di litio hanno un alloggiamento particolarmente resistente alla pressione, il che le rende circa del 30% più costose delle batterie al nichel-metallo idruro (NiMH).
