Quasi tutti i dispositivi mobili che fanno parte della nostra vita quotidiana sono alimentati con le batterie litio-ione, che rappresentano anche le più importanti fonti di alimentazione per i mezzi di trasporto elettrici. Non sono queste, però, le sole batterie che il mercato mette a disposizione per garantire il funzionamento dei dispositivi elettronici più importanti: anche perché, oltre ai computer e agli smartphone, è necessario tenere conto anche delle sonde e dei sensori. Ecco, quindi, che alle batterie a ioni di litio si affiancano le batterie al litio cloruro di tionile e le batterie ai polimeri di litio, per un vasto assortimento di batterie per dispositivi elettronici destinato ad assecondare ogni genere di esigenza.
Gli accumulatori agli ioni di litio
In questa rassegna è doveroso illustrare le caratteristiche degli accumulatori agli ioni di litio, che vengono utilizzati, oltre che per i dispositivi elettronici portatili, anche per applicazioni aerospaziali, militari e industriali, così come per i veicoli elettrici. La composizione delle batterie degli ioni di litio prevede la presenza di titanato di litio o grafite sugli anodi e di un composto di litio sui catodi. La durata media è indicata attraverso il numero di cicli di carica. Essa è influenzata da diversi fattori, come lo stato di carica, la corrente di carica e la corrente di scarica.
Le batterie al litio cloruro di tionile
Le batterie al litio cloruro di tionile non possono essere inserite nel novero delle batterie ricaricabili, dal momento che si tratta di celle primarie. Esse sono caratterizzate dalla presenza di un anodo metallico realizzato in litio (il più leggero degli elementi fra tutti i metalli) e di un catodo semi-liquido con un elemento in cloruro di tionile poroso. Le batterie al litio cloruro di tionile rappresentano le batterie primarie che vantano il livello di tensione e la densità di energia più alti; si fanno apprezzare, poi, per la minima autoscarica e per la grande capacità di storage. Esse hanno la forma di un cilindro e sono dotate di elettrodi a spirale per applicazioni di potenza e a bobina per assicurare scariche prolungate.
Che cosa sono le batterie primarie
Una distinzione significativa è quella tra le batterie primarie e le batterie secondarie. Sono definite primarie le batterie che si contraddistinguono per reazioni chimiche interne che non sono reversibili. In altre parole, non basta trasmettere energia alla batteria per fare in modo che la reazione venga invertita. Quando i reagenti della batteria diventano i prodotti finali, non si può più usare la batteria, in quanto si scarica in maniera definitiva. Le batterie primarie non vanno collegate in parallelo in quanto non si possono ricaricare (e il collegamento in parallelo, appunto, potrebbe far sì che una provi a ricaricare l’altra). Quando si ha bisogno di uno specifico voltaggio, comunque, si può ricorrere al collegamento in serie. Oltre alle batterie al litio cloruro di tionile, altri esempi di batterie primarie che si possono trovare sul mercato vanno individuati nelle batterie zinco-carbone, nelle batterie alcaline e nelle batterie all’argento.
Le batterie zinco-carbone
Quelle allo zinco-carbone sono batterie che costano poco e che, però, hanno una durata inferiore rispetto a quella che viene garantita dai modelli al litio cloruro di tionile. Si stima che perdano circa il 15% di capacità per ciascun anno di stoccaggio. Un altro potenziale punto debole che è bene non trascurare riguarda la perdita di agenti chimici potenzialmente corrosivi che si verifica nel momento in cui le batterie zinco-carbone si esauriscono: tali agenti possono causare danni in grado di innescare conseguenze economiche di non poco conto.
Le altre batterie primarie
Le batterie all’argento dovrebbero essere definite, in realtà, batterie in ossido di argento. Hanno più o meno la stessa capacità delle batterie alcaline a fronte di un costo un po’ più elevato. Si stima che la perdita della capacità complessiva sia pari al 4% ogni anno. Infine, le batterie alcaline si collocano a metà strada fra quelle zinco-carbone e quelle in ossido di argento, sia per i costi che per longevità. La capacità è tre volte maggiore di quella dei modelli zinco-carbone, mentre ogni anno ne svanisce più o meno il 7%.
Le batterie litio ione polimero
Le batterie litio ione polimero sono celle con uno schema differente rispetto a quello delle celle a ioni di litio del passato. Queste ultime si trovavano in contenitori rigidi di piccole dimensioni a nido d’ape o a forma di cilindro, in metallo. Le celle polimeriche odierne, invece, si caratterizzano per una struttura composta da fogli flessibili e nella maggior parte dei casi pieghevoli. Gli elettrodi e il separatore sono pressati in maniera reciproca dal contenitore rigido, a differenza di quel che avviene nelle batterie a polimero che non hanno bisogno di tale pressione in quanto i fogli del separatore e quelli di elettrodo sono laminati l’uno sull’altro.
