Le batterie agli ioni di litio sono utilizzate in una vasta gamma di dispositivi elettronici, dai laptop ai veicoli elettrici
Sono onnipresenti ed essenziali per navigare nella vita moderna. Piccolo, leggero, ricaricabile:le batterie agli ioni di litio hanno rivoluzionato il nostro mondo in meno di tre decenni.
Di mercoledì, John Goodenough, Stanley Whittingham e Akira Yoshino, gli inventori di una tecnologia data per scontata dai più, ha ottenuto il più prestigioso cenno alla chimica di tutti:un premio Nobel.
"Hanno creato un mondo ricaricabile, " ha dichiarato l'Accademia reale svedese delle scienze, che assegna il riconoscimento.
Qual è il grosso problema?
Commercializzato solo nel 1991, Le batterie agli ioni di litio ora alimentano milioni e milioni di cellulari, computer portatili, compresse, macchine fotografiche, apparecchi acustici, pacemaker, pannelli solari, scooter, biciclette e persino auto elettriche a lunga percorrenza.
"Oltre due terzi della popolazione mondiale possiede un dispositivo mobile, sia esso uno smartphone, un laptop o un tablet, e quasi tutti alimentati da batterie ricaricabili agli ioni di litio. Sono i cavalli di battaglia nascosti dell'era mobile, Lo ha detto all'AFP Paul Coxon del Dipartimento di Scienza dei Materiali e Metallurgia dell'Università di Cambridge.
Hanno notevolmente potenziato la mobilità umana, e ha permesso a milioni di paesi in via di sviluppo di accedere a informazioni e servizi online con un semplice telefono cellulare.
Le batterie agli ioni di litio hanno anche ridotto la nostra dipendenza dai combustibili fossili che riscaldano il pianeta, soprattutto nelle auto elettriche.
Per di più, possono essere utilizzati in combinazione con fonti energetiche rinnovabili ma fluttuanti come il sole o il vento, catturare e immagazzinare energia per essere riutilizzata in seguito.
Per Coxon, la batteria agli ioni di litio è un degno premio Nobel in quanto gioca alle origini stesse del prestigioso premio.
"L'applicazione pratica della scienza a beneficio dell'umanità; scienza fondamentale posta direttamente nelle tue mani, " ha detto. "In questo momento sto letteralmente tenendo un telefono in mano".
Le biciclette elettriche Uber hanno batterie agli ioni di litio rimovibili
Cosa è cambiato?
A differenza del loro predecessore, batterie al piombo sviluppate a metà del XIX secolo, le batterie agli ioni di litio sono ricaricabili.
sono più piccoli, accendino, più duraturo e può essere reso più potente.
Le batterie per auto elettriche "non pesano più due tonnellate ma 300 chilogrammi (660 libbre), " ha detto Sara Snogerup Linse, professore di chimica fisica e membro del Comitato Nobel per la Chimica.
Come funzionano?
Quando una batteria è collegata a un circuito, gli ioni carichi si muovono all'interno della batteria, di solito in una soluzione chimica, tra due elettrodi:un anodo e un catodo.
Le reazioni chimiche avvengono a ciascuno degli elettrodi, creando un accumulo di elettroni su un'estremità. Gli elettroni cercano di riequilibrarsi, ma non può muoversi attraverso la batteria, costringendoli a viaggiare attraverso il circuito, cedere energia elettrica.
L'elettrodo positivo è costituito da un composto di litio, il metallo più leggero conosciuto dall'uomo e la chiave del successo del progetto, secondo Olof Ramstroem, un collega membro del comitato.
"Il litio ha proprietà estremamente attraenti e questo significa che puoi ottenere una batteria molto leggera e piccola con elevata potenza ed efficienza, " ha detto dopo l'annuncio di mercoledì a Stoccolma.
"Il litio è molto reattivo... che è ciò di cui abbiamo bisogno:abbiamo bisogno degli elettroni del litio. Si tratta di cercare di domarlo e inserirlo in quel piccolo pacco batteria che è davvero utile per noi".
Il rovescio della medaglia
Un articolo pubblicato sulla rivista Natura lo scorso luglio ha avvertito che le riserve di materie prime utilizzate nelle batterie agli ioni di litio come cobalto e nichel, sono scarse e costose e si stanno esaurendo rapidamente.
Riciclaggio di parti da dispositivi elettronici, comprese le batterie agli ioni di litio, deve essere intensificato
Il litio si trova in una gamma di minerali e nel sale o nella salamoia, mentre la produzione degli elettrodi richiede metalli rari come cobalto e nichel.
"Non potevamo necessariamente prevedere 40 o 50 anni fa che il tantalio, indio, tutti questi elementi interessanti diventerebbero molto importanti, " disse Coxon, indicando danni ambientali e stress sulle infrastrutture nei luoghi in cui si trovano i minerali, specialmente in Sud America.
"Mette pressione sul modo in cui li riforniamo eticamente".
Grandi quantità di componenti delle batterie agli ioni di litio esaurite finiscono nelle discariche, Ha aggiunto. Vengono spesso spediti agli impianti di riciclaggio, spesso nei paesi in via di sviluppo, dove vengono smontati nelle loro parti di base e i pezzi riutilizzabili riciclati.
"Si tratta di una sfida ambientale molto importante, " disse Coxon.
Aggiunta Maeva Philippot, un ricercatore di ingegneria elettrica presso la Vrije Universiteit Brussels:"Il riciclaggio diventerà più importante poiché avremo sempre più batterie che raggiungono la fine della loro vita".
Guardando avanti
Scienziati e ingegneri di tutto il mondo stanno lavorando per rendere le batterie agli ioni di litio ancora più piccole, che dura di più, più veloce da caricare e meno volatile.
Sono noti per surriscaldarsi e talvolta anche esplodere, e sono relativamente costosi da produrre, soprattutto a causa dell'alto costo del nichel e del cobalto.
"Ci sono nuove chimiche in arrivo che ci permetteranno di realizzare batterie ancora più piccole, " disse Filippo.
Per quanto riguarda il riciclaggio:"L'Europa sta elaborando una nuova direttiva per le batterie a fine vita e come potrebbero essere riciclate e riutilizzate in altri dispositivi.
"Ad esempio, le batterie dei veicoli elettrici potrebbero essere utilizzate a casa per immagazzinare energia in casa ed essere caricate da pannelli solari. Ci sono molti progetti che guardano alla "seconda vita" o al riutilizzo delle batterie".
© 2019 AFP
