Batteria Li-ion
Cuntenuti
A batteria di lithium ion o batterie di lithium ion hè un tipu di batteria di lithium
Tecnulugie emergenti per l'e-mobilità
Smartphones, fotocamere à bordu, droni, arnesi elettrici, motociclette elettriche, scooters... e batterie di litiu sò omnipresenti in a nostra vita di ogni ghjornu oghje è anu rivoluzionatu parechji usi. Ma chì portanu veramente è ponu sempre evoluzione ?
История
Hè in l'anni 1970 chì a bateria di lithium-ion hè statu introduttu da Stanley Whittingham. U travagliu di l'ultime serà cuntinuatu da John B. Goodenough è Akiro Yoshino in u 1986. Ùn hè micca finu à u 1991 chì Sony hà lanciatu a prima batteria di u so tipu in u mercatu è hà iniziatu una rivoluzione tecnologica. In u 2019, trè co-inventori sò stati premiati u Premiu Nobel in Chimica.
Cumu viaghja?
Una bateria di lithium-ion hè in realtà un pacchettu di parechje cellule di lithium-ion chì almacenanu è tornanu energia elettrica. A bateria hè basatu annantu à trè cumpunenti principali: un elettrodu pusitivu, chjamatu catodu, un elettrodu negativu, chjamatu anodu, è un elettrolitu, una suluzione conduttiva.
Quandu a bateria hè scaricata, l'anodu emette elettroni à traversu l'elettrolitu à u catodu, chì in turnu scambià ioni pusitivi. U muvimentu cambia durante a carica.
Per quessa, u principiu di u funziunamentu ferma u listessu cum'è per a bateria "piombo", salvu chì quì u piombu è l'ossidu di piombu di l'elettrodi sò rimpiazzati da un cathode d'oxidu di cobalt, chì includenu un gigliu pocu è un anodu di grafite. In listessu modu, l'acidu sulfuricu o u bagnu d'acqua dà a strada à un elettrolitu di sali di lithium.
L'elettrolitu utilizatu oghje hè in forma liquida, ma a ricerca si move versu un elettrolitu solidu, più sicuru è più durable.
vantaghji
Perchè a bateria di lithium-ion hà rimpiazzatu tutti l'altri in l'ultimi 20 anni?
A risposta hè simplice. Questa batteria furnisce una densità d'energia eccellente è per quessa furnisce a stessa prestazione per u risparmiu di pesu cumparatu à u piombo, u nichel ...
Queste batterie anu ancu un'autoscarica relativamente bassa (massimu 10% per mese), senza mantenimentu è ùn anu micca effettu di memoria.
Infine, s'ellu sò più caru di e tecnulugia di batterie più vechje, sò più prezzu di u polimeru di lithium (Li-Po) è fermanu più efficaci di u fosfatatu di lithium (LiFePO4).
shortcomings
In ogni casu, e batterie di lithium-ion ùn sò micca ideali è, in particulare, anu più danni à e cellule si sò completamente scaricate. Dunque, per ùn perde micca e so proprietà troppu rapidamente, hè megliu carricà senza aspittà ch'elli diventenu pianu.
Prima di tuttu, a bateria pò esse seri risichi di sicurità. Quandu a bateria hè sovraccaricata o scende sottu à -5 ° C, u lithium si solidifica per mezu di dendrite da ogni elettrodu. Quandu l'anodu è u catodu sò cunnessi da i so dendriti, a bateria pò piglià u focu è splode. Parechji casi sò stati signalati cù Nokia, Fujitsu-Siemens o Samsung, l'esplosioni anu ancu accadutu in l'aeronautica, cusì oghje hè pruibitu di portà una batteria di lithium-ion in a stiva, è l'imbarcu in a cabina hè spessu limitatu in termini di putenza (proibitu sopra). 160 Wh è sottumessu à permessu da 100 à 160 Wh).
Cusì, per cumbatte stu fenominu, i pruduttori anu implementatu sistemi di cuntrollu elettronicu (BMS) capaci di misurà a temperatura di a bateria, regulendu a tensione, è agisce cum'è interruttori in casu d'anomalia. L'elettroliti solidi o u gelu polimeru sò ancu perspettivi esplorati per aggira u prublema.
Inoltre, per evità u surriscaldamentu, a carica di a batteria hè rallentata annantu à l'ultimu 20 per centu, cusì i tempi di carica sò spessu annunziati solu à 80 per centu ...
In ogni casu, una batteria di lithium-ion assai pratica per l'usu di u ghjornu hà un impattu prufondu annantu à l'ambiente, prima di l'estrazione di lithium, chì richiede una quantità astronomica d'acqua fresca, è poi riciclà à a fine di a so vita. Tuttavia, u riciclamentu o riutilizazione hè in crescita d'annu à annu.
Chì ghjè u futuru di u lithium ion ?
Cume a ricerca si move sempre più versu tecnulugii alternative chì sò menu contaminanti, più durable, più prezzu di fabricazione, o più sicura, a bateria di lithium-ion hà righjuntu u so potenziale?
A bateria di lithium-ion, chì hà travagliatu cummirciali per trè decennii, ùn hà micca avutu a so ultima parolla, è i sviluppi cuntinueghjanu à migliurà a densità di l'energia, a velocità di carica, o a sicurità. Avemu vistu questu annantu à l'anni, soprattuttu in u campu di i veiculi motorizzati à dui roti, induve u scooter esisteva solu una cinquantina di chilometri 5 anni fà, alcune motociclette avà superanu i terminali di gamma 200.
E prumesse di una rivoluzione sò ancu legioni cum'è l'elettrodu di carbone Nawa, a bateria plegable Jenax, a temperatura di u funziunamentu di 105 ° C in NGK ...
Sfurtunatamente, a ricerca hè spessu affruntata cù a dura realità di prufittuità è imperativi industriali. In attesa di u sviluppu di a tecnulugia alternativa, in particulare l'anticipatu di lithium-air, lithium-ion hà sempre un futuru brillanti davanti, soprattuttu in u mondu di i dui roti elettrici, induve u pesu è a riduzione di l'impronta sò criteri impurtanti.
