Nel 2019, è stato assegnato il premio Nobel a John Goodenough, l’inventore delle batterie agli ioni di litio, in riconoscimento alla sua innovazione nel campo delle batterie ricaricabili. Queste batterie, sono attualmente utilizzate nella maggior parte degli smartphone, computer e auto elettriche.
La scoperta risale al 1979, quando Goodenough e altri 2 ricercatori presso l’Università di Oxford, nel dipartimento di chimica organica, identificarono che l’ossido di cobalto di litio poteva essere impiegato come catodo nelle batterie agli ioni di litio, in sostituzione del disolfuro di titanio. Questa innovazione ha permesso di raggiungere una notevole densità di energia, con l’uso di un anodo diverso dal litio metallico.
Le batterie al litio rappresentano una delle innovazioni più significative nel campo dell’energia portatile e hanno trasformato la nostra vita quotidiana in modi sorprendenti. Queste batterie sono diventate la scelta predominante per una vasta gamma di dispositivi, dai telefoni cellulari agli scooter elettrici, dai computer portatili alle auto elettriche. La chiave del successo delle batterie al litio risiede nella loro struttura chimica. Queste batterie sono costituite da elettrodi positivi e negativi, separati da un elettrolita che consente il movimento degli ioni di litio tra gli elettrodi. Quando la batteria viene scaricata, gli ioni di litio si spostano dall’elettrodo negativo all’elettrodo positivo, generando energia. Quando la batteria viene ricaricata, il processo si inverte, con gli ioni di litio che tornano all’elettrodo negativo. Questo ciclo può essere ripetuto migliaia di volte prima che la batteria inizi a perdere la sua capacità.
Uno dei principali vantaggi delle batterie al litio è che possono immagazzinare una grande quantità di energia in un piccolo spazio, il che le rende ideali per dispositivi portatili in cui le dimensioni e il peso sono importanti. Inoltre, le batterie al litio hanno una bassa auto scarica, il che significa che mantengono la loro carica per un lungo periodo, riducendo la necessità di ricaricarle frequentemente. Le batterie al litio sono anche notevolmente più leggere rispetto ad altre tecnologie di batterie, dato che il litio è il metallo meno pesante presente sulla terra, questo rende queste batterie ideali per applicazioni mobili. Inoltre, le batterie al litio sono più ecologiche rispetto a molte delle loro controparti, poiché contengono meno materiali tossici.
Le batterie al litio non sono tutte uguali, ad oggi vi sono sei tipologie costruttive degli accumulatori al litio:
- LCO all’ossido di cobalto (LiCoO2):
Litio, Cobalto, Ossido – Utilizzate solitamente nei dispositivi elettronici mobili come smartphone – si tratta di batterie di piccole dimensioni.
- LMO all’ossido di manganese (LiMn2O4):
Litio, Manganese, Ossido – La caratteristica principale delle batterie LMO è la capacità di fornire molta energia in breve tempo, viene utilizzata infatti per piccoli elettroutensili, bici elettriche e apparecchiature mediche.
- NMC all’ossido di nickel manganese cobalto (LiNiMnCoO2):
Nichel, Manganese, Cobalto – settore automotive.
- LFP al fosfato di ferro (LiFePO4):
Litio, Ferro, Fosfato – Batterie per il settore industriale, sicure e stabili, di grandi dimensioni.
- LTO al titanio di litio (Li2TiO3):
Nichel, Cobalto, Alluminio – Grazie all’assenza di stress meccanico hanno un bassissimo degrado, specialmente utilizzate per i veicoli con utilizzi intensi. L’elevata rapidità di ricarica delle batterie litio-titanate viene sfruttata nel trasporto pubblico per ricaricare parzialmente la batteria in 15 secondi.
Tuttavia, nonostante tutti questi vantaggi, le batterie al litio non sono prive di sfide. Una delle principali preoccupazioni riguarda la sicurezza, per via dell’elettrolita liquido, le batterie al litio sono infiammabili e possono essere soggette a surriscaldamento e incendi in determinate circostanze. Ciò ha portato a continue ricerche e sviluppi per migliorare la sicurezza delle batterie al litio e prevenire incidenti. Inoltre, l’estrazione e la produzione di litio hanno un impatto ambientale significativo, con la necessità di affrontare problemi legati all’estrazione sostenibile e al riciclaggio delle batterie al litio alla fine del loro ciclo di vita. In alternativa sta emergendo la possibilità di riciclare gli ioni di litio, ma non sembra essere ancora così facile, i dispositivi elettronici dismessi con le batterie ancora all’interno troppo spesso ancora finiscono nelle discariche, perdendone i materiali riutilizzabili e rischiando che i metalli tossici e i fluidi ionici si disperdano nei bacini idrici sotterranei.
Al momento, in Italia, non esistono impianti per il trattamento e recupero finale delle batterie agli ioni di litio: debbono necessariamente essere inviate presso impianti esteri. È in progetto l’apertura di impianti di recupero anche in Italia e speriamo che ciò si realizzi nel più breve tempo possibile.
Possiamo sostenere che le batterie al litio rappresentano una pietra miliare nell’evoluzione della tecnologia delle batterie e hanno rivoluzionato il modo in cui utilizziamo i dispositivi rendendoli autonomi e portatili. Nonostante le sfide che devono ancora essere affrontate, queste batterie hanno dimostrato di offrire prestazioni superiori e un impatto ambientale contenuto. Il loro futuro appare positivo, poiché la ricerca e lo sviluppo continuano a migliorarne la sicurezza e l’efficienza, aprendo la strada a nuove e entusiasmanti applicazioni dell’energia al litio.
Noi di Eco-Recuperi ritiriamo le vostre batterie al litio esaurite e provvediamo allo stoccaggio e alla messa in riserva in sicurezza per avviarle presso impianti autorizzati che trattando le batterie ne producono materie prime seconde.
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