Autore: Melina Forte

Smartphone - Premio Nobel

Come funziona una batteria al litio? Conosciamo meglio l’invenzione che ha vinto il Nobel

A pochi giorni dall’assegnazione del Premio Nobel per la Chimica, ripercorriamo la storia delle batterie al litio per capirne il funzionamento e i vantaggi.

Il 10 dicembre prossimo a Stoccolma a ritirare il Premio Nobel della Chimica 2019 saranno i tre scienziati John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham e Akira Yoshino in quanto creatori delle batterie al litio.
L’Accademia reale svedese delle scienze motiva così la sua scelta:

Le batterie agli ioni di litio hanno rivoluzionato la nostra vita e sono utilizzate per tutto, dai telefoni cellulari ai laptop, ai veicoli elettrici. Attraverso il loro lavoro, i vincitori hanno gettato le basi per una società senza fili e senza combustibili fossili.

Conosciamo da vicino i vincitori. Goodenough, nato in Germania, ha 97 anni ed è ancora attivo all’Università del Texas ad Austin (USA). Whittingham, nato in Bretagna, ha 78 anni, dopo aver lavorato nell’Università di Oxford si trasferisce negli Stati Uniti, dove insegna all’Università di New York. Yoshino, nato in Giappone, 71 anni, lavora all’Università di Osaka e poi alla Meijo University di Nagoya. Ciascuno di loro ha contribuito a creare il nostro “mondo ricaricabile”, vediamo come.

Come nasce la prima batteria agli ioni di litio

Whittingham sviluppa la prima batteria al litio negli anni ’70. Nei laboratori della Exxon scopre il modo di sfruttare il litio puro (il metallo più leggero in natura) per immagazzinare energia nelle batterie ricaricabili. Purtroppo, la batteria risulta poco pratica e a rischio esplosione a causa dell’instabilità del litio.
Negli anni ’80, Goodenough migliora l’idea di Whittingham fino a creare nel 1991 la prima batteria Li-Ion di Sony, cambiando la costituzione del catodo (dal disolfuro passa all’ossido di cobalto) ne aumenta la potenza.

Akira Yoshino invece elimina completamente il litio in forma pura dalla batteria e ne basa il funzionamento solo sugli ioni di litio, rendendo così le batterie più sicure e utilizzabili su larga scala. Goodenough e Yoshino trasformano il prototipo di Whittingham in un prodotto commerciale, aumentandone la potenza e la sicurezza.
Per comprendere meglio tutta la storia, occorre fare un breve ripasso su come funziona una batteria

Come funzionano le batteri al litio

La batteria al litio è un dispositivo che accumula e rilascia energia elettrica, attraverso un flusso di ioni tra due elettrodi. In generale, in una batteria gli ioni si spostano da un elettrodo negativo (detto anodo) ad uno positivo (detto catodo), generando corrente elettrica che può alimentare qualsiasi cosa collegata alla batteria. Quando le batterie si ricaricano in corrente il flusso di ioni viene ripristinato (gli ioni dal catodo vanno all’anodo) e il ciclo può riprendere. Gli ioni viaggiano all’interno di una sostanza detta elettrolita che negli accumulatori Li-Ion è un liquido con sali di litio.

I vantaggi delle batterie al litio sono tanti: sono leggere, si possono ricaricare centinaia di volte prima che si degradino e alimentano tutta l’elettronica wireless (da peacemaker, ai computer e agli smartphone). E, come afferma l’Accademia reale svedese nelle sue motivazioni sono anche “green”, perché un domani grazie a queste batterie che sono in grado di accumulare grandi quantità di energia dalle fonti rinnovabili, potremo diventare sempre meno dipendenti dai combustibili fossili.