Le batterie agli ioni di litio stanno guadagnando popolarità come alternativa potente, leggera ed ecologica.
Le batterie agli ioni di litio sono in uso commerciale dagli anni '90. Originariamente sviluppate per l'uso nell'elettronica di consumo, stanno guadagnando popolarità come alternativa potente, leggera ed ecologica al piombo-acido e ad altre batterie da trazione.
Tutte le batterie sono composte da due elettrodi (l'anodo e il catodo), un separatore per evitare che gli elettrodi si tocchino e vadano in corto circuito, e un elettrolita che riempie lo spazio rimanente nella batteria. Nelle tradizionali batterie piombo-acido, gli elettrodi sono entrambi fatti di piombo e l'elettrolita è una miscela di acqua e acido solforico. Una reazione chimica tra il piombo e l'acido solforico produce elettroni liberi che escono dalla batteria come elettricità.
Nelle batterie agli ioni di litio, gli elettrodi sono fatti usando composti di litio: ossidi di litio-metallo per il catodo e composti di litio-carbonio per l'anodo. L'elettrolita è un mezzo conduttore, generalmente un polimero gel o un liquido contenente un sale di litio o un solvente organico. Quando si genera energia, l'elettrolita permette agli ioni di litio di spostarsi dall'anodo al catodo in un processo noto come intercalazione. Questo produce elettroni liberi, che lasciano la batteria dall'anodo, si muovono attraverso il circuito come elettricità e ritornano al catodo. Durante la carica avviene il contrario. Il separatore favorisce l'intercalazione perché permette solo agli ioni di litio di passarvi attraverso. Impedisce agli elettroni e alle particelle dell'elettrodo di attraversare la batteria.
In generale, le batterie agli ioni di litio sono più leggere e possono essere caricate più rapidamente delle batterie al piombo. Poiché hanno una densità di energia più alta delle batterie tradizionali, è possibile fare batterie più piccole mantenendo la stessa capacità di stoccaggio. Un vantaggio chiave delle batterie agli ioni di litio è che, poiché la reazione chimica che avviene è reversibile, non c'è degradazione degli elettrodi nel tempo. Le batterie possono quindi essere caricate molte più volte delle loro equivalenti al piombo. Sono anche più ecologiche perché non contengono sostanze (come il piombo o l'acido solforico) con un alto carico ambientale.
D'altra parte, il litio è una sostanza altamente reattiva, gli elettroliti organici sono altamente volatili e l'anodo mostra spesso un'elevata instabilità termica. Di conseguenza, le batterie agli ioni di litio presentano un rischio di incendio se forate o caricate in modo improprio. In particolare, possono essere soggette a un processo pericoloso noto come runaway termico.
