Le batterie agli ioni di litio sono quasi ovunque. Sono utilizzati in applicazioni che vanno dai telefoni cellulari e laptop ai veicoli ibridi ed elettrici. Le batterie agli ioni di litio sono sempre più popolari anche in applicazioni su larga scala come i gruppi di continuità (UPS) e i sistemi di accumulo di energia a batteria stazionaria (BESS).
Una batteria è un dispositivo costituito da una o più celle elettrochimiche con connessioni esterne per l'alimentazione di dispositivi elettrici. Quando una batteria fornisce energia elettrica, il suo terminale positivo è il catodo e il suo terminale negativo è l'anodo. Il terminale contrassegnato come negativo è la fonte di elettroni che fluiranno attraverso un circuito elettrico esterno verso il terminale positivo.
Quando una batteria è collegata a un carico elettrico esterno, una reazione redox (riduzione-ossidazione) converte i reagenti ad alta energia in prodotti a bassa energia e la differenza di energia libera viene fornita al circuito esterno come energia elettrica. Storicamente il termine “batteria” si riferiva specificatamente ad un dispositivo composto da più celle; tuttavia, l'utilizzo si è evoluto per includere dispositivi composti da una singola cella.
Come funziona una batteria agli ioni di litio?
La maggior parte delle batterie agli ioni di litio condividono un design simile costituito da un elettrodo positivo di ossido di metallo (catodo) rivestito su un collettore di corrente in alluminio, un elettrodo negativo (anodo) in carbonio/grafite rivestito su un collettore di corrente in rame, un separatore ed elettrolita in sale di litio in un solvente organico.
Mentre la batteria si scarica e fornisce corrente elettrica, l'elettrolito trasporta ioni di litio caricati positivamente dall'anodo al catodo e viceversa attraverso il separatore. Il movimento degli ioni di litio crea elettroni liberi nell'anodo che creano una carica nel collettore di corrente positiva. La corrente elettrica fluisce quindi dal collettore di corrente attraverso un dispositivo alimentato (telefono cellulare, computer, ecc.) al collettore di corrente negativa. Il separatore blocca il flusso di elettroni all'interno della batteria.
Durante la carica, una fonte di energia elettrica esterna (il circuito di carica) applica una sovratensione (una tensione superiore a quella prodotta dalla batteria, della stessa polarità), costringendo una corrente di carica a fluire all'interno della batteria dall'elettrodo positivo a quello negativo, cioè nella direzione inversa di una corrente di scarica in condizioni normali. Gli ioni di litio migrano quindi dall'elettrodo positivo a quello negativo, dove vengono incorporati nel materiale poroso dell'elettrodo in un processo noto come intercalazione.
Orario di pubblicazione: 26 giugno 2022