Hanno rivoluzionato il mondo della tecnologia e non solo. Oggi le troviamo negli smartphone, nei PC e nelle auto elettriche

Sono passati 40 anni dal primo prototipo di batteria agli ioni di litio sviluppato da Stanley Whittingham. Ripreso qualche anno più tardi da John Goodenough che ne ha migliorato le prestazioni e, nel 1985, da Akira Yoshino che è riuscito a sviluppare il primo modello, basato sugli ioni di litio e abbastanza sicuro per essere messo in commercio, il progetto ha cambiato completamente il mondo della ricarica proponendo un sistema che produceva energia senza utilizzare nessun tipo di combustibile fossile.

 

Mercoledì 9 ottobre a Stoccolma i tre scienziati sono stati premiati dall’Accademia Reale delle scienze svedese con il Premio Nobel per la Chimica. Nella motivazione ufficiale si legge "per aver rivoluzionato le nostre vite aprendo la strada a nuove fonti di energia e aver permesso il progresso tecnologico in vari settori, dall’elettronica ai veicoli elettrificati". In futuro, l'applicazione più importante per queste batterie potrà essere lo stoccaggio dell’energia elettrica domestica per le famiglie.

 

Una lunga fase di messa a punto

Come tutte le invenzioni, anche le batterie agli ioni di litio hanno attraversato una fase di sviluppo, che ancora oggi non accenna ad arrestarsi. Ma rispetto ai prototipi iniziali, oggi le batterie agli ioni di litio sono completamente diverse. Tornando un po’ indietro nel tempo, la prima batteria proposta da Whittingham utilizzava il litio metallico come materiale per l’anodo interno. Questa soluzione era molto pericolosa per l'elevato rischio di esplosione.

Nobel Chimica

Successivamente, nel corso degli Anni ’80, Goodenough cercò di migliorare le prestazioni modificando il materiale del catodo, sostituendo il disolfuro di titanio con l’ossido di cobalto e riuscì ad ottenere una tensione di circa 4V senza modificare il materiale dell’anodo, che portava con sé le criticità maggiori.

Nobel Chimica

A questo punto, Yoshino provò ad utilizzare il coke petrolifero per la produzione dell’elettrodo negativo, migliorando notevolmente la stabilità e la sicurezza della batteria agli ioni di litio.

Nobel Chimica

Perché l’utilizzo del litio?

In tutta questa evoluzione, un elemento è rimasto costante: il litio. È il terzo elemento della tavola periodica ed è il metallo più leggero dotato di tutte le principali caratteristiche fondamentali per il funzionamento di una batteria. Rispetto alle classiche batterie al piombo, che erano utilizzate fin dalla fine del  , quelle agli ioni di litio sono in grado di fornire più energia con una maggiore densità di potenza, occupando meno di un terzo dello spazio. Il minor ingombro consente un sistema di raffreddamento dalle dimensioni ridotte e una riduzione sostanziale del peso.

Gli altri vantaggi sono la minor sensibilità agli sbalzi di temperatura, la possibilità di introdurre sistemi di monitoraggio che analizzano in tempo reale i parametri di funzionamento e la maggior durata di utilizzo prima della sostituzione. D’altro canto anche il litio presenta alcuni svantaggi nel suo utilizzo. La scarsa reperibilità di questo elemento, soprattutto, fa sì che il prezzo di queste batterie sia ancora piuttosto elevato.