Sviluppo di moduli batterie litio-ioni per avviamento - Enea
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3. Analisi bibliografica sullo stato dell’arte delle <strong>batterie</strong> <strong>litio</strong>-<strong>ioni</strong>.<br />
Le <strong>batterie</strong> al <strong>litio</strong> vengono solitamente <strong>di</strong>stinte in due categorie principali [3]:<br />
<strong>batterie</strong> al <strong>litio</strong> metallico,<br />
<strong>batterie</strong> <strong>litio</strong>-ione.<br />
Nella prima tipologia, l’anodo è <strong>litio</strong> metallico, mentre l’elettrolita può essere sia liquido che<br />
solido, sotto forma <strong>di</strong> materiali ceramici, vetrosi o polimerici.<br />
Nella seconda tipologia, detta appunto <strong>litio</strong>-ione, vengono usati materiali elettro<strong>di</strong>ci “ad<br />
intercalazione”, che possono accumulare e rilasciare elevate quantità <strong>di</strong> <strong>ioni</strong> <strong>di</strong> <strong>litio</strong> in maniera<br />
reversibile. Nelle <strong>batterie</strong> <strong>litio</strong>-ione tra<strong>di</strong>zionali, l’elettrolita è un liquido che impregna una<br />
matrice solida polimerica inerte, avente la funzione <strong>di</strong> separatore. L’elettrolita può anche<br />
essere un gelificato in una matrice polimerica oppure solido, costituito da una matrice<br />
polimerica che in questo caso, a <strong>di</strong>fferenza dei precedenti, oltre alla funzione <strong>di</strong> separatore<br />
svolge quella <strong>di</strong> elettrolita. Le <strong>batterie</strong> con elettrolita gelificato o solido prendono il nome <strong>di</strong><br />
<strong>batterie</strong> <strong>litio</strong>-ione polimeriche e <strong>per</strong>tanto si caratterizzano come sottoinsieme delle <strong>batterie</strong><br />
<strong>litio</strong>-ione: quelle con elettrolita gelificato sono molto simili alle <strong>batterie</strong> <strong>litio</strong>-ione tra<strong>di</strong>zionali ed<br />
hanno le stesse prestaz<strong>ioni</strong> e gli stessi problemi <strong>di</strong> quelle tra<strong>di</strong>zionali, quelle con elettrolita<br />
solido hanno un livello <strong>di</strong> sicurezza molto maggiore.<br />
La soluzione ano<strong>di</strong>ca delle <strong>batterie</strong> al <strong>litio</strong> metallico garantisce a queste ultime notevoli<br />
vantaggi in termini <strong>di</strong> bassa resistenza interna, elevata capacità e, conseguentemente, elevata<br />
potenza ed energia specifica ma, a causa dell’estrema reattività del <strong>litio</strong> metallico, ha posto<br />
alcuni problemi <strong>di</strong> sicurezza che ne hanno impe<strong>di</strong>to la <strong>di</strong>ffusione commerciale. L’anodo delle<br />
<strong>batterie</strong> <strong>litio</strong>-ione ha prestaz<strong>ioni</strong> inferiori a quello delle <strong>batterie</strong> al <strong>litio</strong> metallico ma, essendo<br />
meno reattivo, offre maggiore stabilità e sicurezza d’uso. Nel proseguimento <strong>di</strong> questo<br />
elaborato, si farà riferimento esclusivamente alle <strong>batterie</strong> <strong>litio</strong>-ione.<br />
Il presente capitolo tratta le tecnologie delle <strong>batterie</strong> <strong>litio</strong>-ione più <strong>di</strong>ffusamente impiegate o in<br />
via <strong>di</strong> sviluppo nel campo dei veicoli elettrici ed ibri<strong>di</strong>: viene presentata una descrizione<br />
generale, seguita da una rassegna delle tipologie esistenti.<br />
3.1 Caratteristiche e prestaz<strong>ioni</strong> delle <strong>batterie</strong> <strong>litio</strong>-<strong>ioni</strong>.<br />
L’accumulatore al <strong>litio</strong> è l’ultima e più promettente generazione <strong>di</strong> accumulatori <strong>per</strong> le<br />
applicaz<strong>ioni</strong> più <strong>di</strong>verse, in particolare quelle dei veicoli elettrici. Infatti, il <strong>litio</strong> è un metallo<br />
alcalino, terzo elemento della scala <strong>per</strong>io<strong>di</strong>ca, con modesto peso atomico, una notevole<br />
reattività ed il potenziale elettrochimico più negativo rispetto all’elettrodo standard ad<br />
idrogeno: le <strong>batterie</strong> con tecnologia al <strong>litio</strong> hanno conseguentemente alta tensione e densità <strong>di</strong><br />
potenza ed energia, che le rendono notevolmente vantaggiose rispetto a quelle <strong>di</strong> altre<br />
tecnologie, come evidenzia la Figura 9, e particolarmente adatte all’uso nei veicoli elettrici ed<br />
ibri<strong>di</strong>. Con i materiali elettro<strong>di</strong>ci attualmente usati, l’intervallo della tensione <strong>di</strong> esercizio delle<br />
<strong>batterie</strong> è approssimativamente da 2,7 a 4,2 V; la tensione <strong>di</strong> scarica (me<strong>di</strong>a) nominale è circa<br />
3,6 V e la maggior parte della capacità utile viene resa tra 4,0 e 3,5 V.<br />
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