Auto elettriche: come funziona la batteria agli ioni di litio?

Commercializzata a partire dal 1991, la batteria agli ioni di litio era inizialmente destinata al settore dell'elettronica di consumo. Ben presto ha trovato nuovi sbocchi, fino ad affermarsi come vero e proprio standard per tutti i dispositivi che necessitano di una batteria ricaricabile e portatile. Ha preso il posto delle tecnologie al nichel-cadmio (NiCd) e al nichel-metallo idruro (Ni-MH).

Come funziona una batteria agli ioni di litio

Il principio di funzionamento della batteria al litio consiste nel far circolare gli elettroni creando una differenza di potenziale tra due elettrodi, uno negativo e l'altro positivo, immersi in un liquido conduttore di ioni chiamato elettrolita. Quando la batteria alimenta un dispositivo, gli elettroni accumulati nell'elettrodo negativo vengono rilasciati attraverso un circuito esterno fino a raggiungere l'elettrodo positivo: questa è la fase di scarica. Al contrario, quando la batteria è in carica, l'energia trasmessa dal caricabatterie fa tornare gli elettroni dall'elettrodo positivo a quello negativo.

I diversi tipi di batterie variano a seconda del tipo di ioni, dei materiali degli elettrodi e dell'elettrolita utilizzati. La batteria al piombo da 12 volt, tradizionalmente utilizzata per alimentare il motorino di avviamento di un veicolo termico, si basa ad esempio su un elettrolita contenente ioni di piombo ed elettrodi a base di piombo. La batteria agli ioni di litio utilizza invece ioni di litio (Li+): è da qui che la tecnologia prende il nome.

Una batteria agli ioni di litio come quella installata in un'auto come la ZOE è costituita da un insieme di singole unità (celle), collegate tra loro e controllate da un circuito elettronico dedicato. Il numero delle celle, le dimensioni di ciascuna di esse e la loro disposizione determinano sia la tensione erogata dalla batteria sia la sua capacità, ovvero la quantità di elettricità che è in grado di immagazzinare. Nel settore automobilistico, la capacità è generalmente espressa in wattora (Wh) o addirittura in kilowattora (kWh).

Caratteristiche di una batteria agli ioni di litio

Le batterie agli ioni di litio si trovano sia nei dispositivi elettronici di consumo (telefoni, computer portatili) che nelle auto elettriche. Il motivo principale di questo successo su larga scala risiede essenzialmente nella densità di accumulo consentita dalla tecnologia agli ioni di litio.

Questa densità corrisponde al rapporto tra la capacità di accumulo offerta dalla batteria e le sue dimensioni o il suo peso. A titolo di confronto, una batteria agli ioni di litio offre una densità compresa tra 300 e 500 Wh/kg, ovvero circa dieci volte superiore a quella di una batteria al piombo.

In attesa del potenziale sviluppo di innovazioni come la batteria allo stato solido, la tecnologia agli ioni di litio rappresenta oggi il miglior compromesso tra capacità, volume e massa nel settore della mobilità elettrica. Offre un'elevata potenza, facilità di ricarica e una buona durata, caratteristiche che si prestano a scenari di utilizzo complementari tra loro lungo tutto il suo ciclo di vita, in linea con i principi dell'economia circolare.