Batterie agli ioni di litio: cosa sono, come funzionano, autonomia

Prima tecnologia a sostenere l'elettrificazione di massa, è ancora uno standard efficace. Ma le alternative all'auto non mancano

Di: Francesco Barontini

Aggiornato: 20 dic 2023 alle 07:00

Le batterie agli ioni di litio sono valse ai loro inventori il Premio Nobel per la Chimica. Basterebbe questo per spiegare l’importanza di questa tecnologia per il mondo in cui viviamo.

Se non ci fossero le batterie agli ioni di litio non esisterebbe l’auto elettrica. Ma non esisterebbero nemmeno i computer portatili, i telefoni cellulari e tutti quei dispositivi elettronici che necessitano di una fonte di alimentazione senza fili. Almeno, non esisterebbero così come li conosciamo.

Come sono fatte

Dal punto di vista dell’architettura, le batterie agli ioni di litio, o meglio, le celle che le compongono, sono formate da un anodo (elettrodo negativo), un catodo (elettrodo positivo), un separatore (un materiale solido che, come si intuisce dal nome, divide anodo e catodo) e un elettrolita (solitamente liquido, che consente il passaggio degli ioni di litio tra anodo e catodo e viceversa).

Gli elementi principali delle batterie agli ioni di litio

Anodo: elettrodo negativo
Catodo: elettrodo positivo
Separatore: strato di materiale generalmente plastico che evita che gli elettrodi si tocchino
Elettrolita: corpo all’interno del quale gli ioni di litio si spostano

Un pacco batteria Mercedes

Le batterie agli ioni di litio funzionano perché alternano cicli di carica (quando ricevono energia da una fonte esterna) e di scarica (quando cedono energia per alimentare un qualsiasi dispositivo come un elettrodomestico, un telefono cellulare o il motore di un’auto elettrica).

Durante la carica, il catodo cede alcuni dei suoi ioni di litio all’anodo, mentre durante le fasi di scarica si assiste al processo inverso, con l’anodo che cede ioni di litio al catodo, fornendo energia.

Batterie agli ioni di litio: vantaggi

Il litio è il terzo elemento della tavola periodica ed è il metallo meno pesante presente sulla terra. Già per questa questione legata alla massa, ha un grande vantaggio rispetto agli altri elementi. Le batterie agli ioni di litio, inoltre, hanno una densità energetica superiore ad altri tipi di batterie: questo consente di realizzare accumulatori dalle dimensioni (e dal peso) minori. Inoltre, si ricaricano abbastanza velocemente.

Batterie agli ioni di litio: svantaggi

Le batterie agli ioni di litio, però, hanno anche degli svantaggi. Prima di tutto, hanno una vita limitata e tendono a perdere in prestazioni mano a mano che le si utilizza. Non per niente le Case offrono una garanzia sugli accumulatori che montano sulle auto elettriche che di solito si aggira intorno agli 8 anni e i 160.000 km percorsi. Di solito, si parla di oltre 1.000 cicli ma ce ne sono alcune di fascia alta che arrivano anche a 2.000.

Una Tesla Roadster del 2011

Uno dei problemi principali delle batterie agli ioni di litio riguarda il fatto che sono costose. Rispetto a quelle al nichel-cadmio, che hanno prestazioni di gran lunga inferiori, possono arrivare a costare anche il 40% in più. Infine, per via dell’elettrolita liquido, sono infiammabili e tendono a prendere fuoco se si surriscaldano.

Chi le usa e quando sono arrivate

Le batterie agli ioni di litio, come detto, sono lo standard. Hanno soppiantato quelle al piombo e quelle al nichel-metallo idruro, affermandosi come le batterie di gran lunga più diffuse fra le auto elettriche. Tra le prime a montarle ci fu la Tesla Roadster del 2008, che in un certo senso ha aperto la strada all'elettrificazione moderna del mondo dei trasporti.

Ora, in un panorama in continua evoluzione, stanno facendo spazio a nuove tecnologie, come le batterie LFP o le batterie agli ioni di sodio. Ma rimangono la soluzione migliore per tanti modelli a zero emissioni che cercano le prestazioni, prima dell'economicità a tutti i costi, e saranno utilizzate anche in futuro, per dare forma a molte delle batterie allo stato solido che si affacceranno sul mercato negli anni a venire.