Miglioramento della tecnoligia delle batterie agli ioni di litio

Le batterie ricaricabili hanno visto molti cambiamenti. Uno molto importante è stata l’introduzione sul mercato delle batterie agli ioni di litio (Li-Ion) per gli impieghi dell’eletronoca di consumo (cellulari, videocamere, apparecchi fotografici, pc, netbook,…).

Tra i numerosi vantaggi le batterie ricaricabili al litio hanno i migliori rapporti potenza-peso, nessun effetto memoria ed una lenta perdita della carica quando la batteria non è in uso. Le batterie agli ioni di litio sono attualmente la tecnologia più largamente impiegata per tutti i tipi di alimentazione di dispositivi elettronici portatili e dispositivi elettrici e presto questa tecnologia potrebbe essere sfruttato per impieghi in cui si richiede maggiore potenza, come nelle imbarcazioni e per le gru. Sebbene le batterie Li-ion siano leggere e vengono costruite per una vita potenziale di 20 anni, uno svantaggio è che richiedono un controllo elettrico esterno di gestione e uno stretto controllo della carica e della scarica per evitare il surriscaldamento della batteria stessa. Hanno bisogno di un monitoraggio costante da parte di elettronica esterna per impedire alle batteriem stesse di caricarsi e scaricarsi troppo rapidamente, perché questo si trasormerebbe in calore in eccesso che danneggierebbe la batteria e, in rari casi, potrebbe provocare un incendio. Nonostante questo, si stanno studiando batterie agli ioni di litio abbastanza robuste per alimentare grandi utenze come rimorchiatori, gru da banchina, super-yacht, chiller per camion (stistemi di raffreddamento per uso climatizzazione o pneumatico) e come backup per i generatori elettrici (recentemente è stato realizzato un banco di batterie agli ioni di litio da 2,2 megawatt/ora, dalla dimensione di un container da utilizzare nelle prove per il backup di una centrale cinese a carbone).

Le batterie sono realizzate similmente sia per l’eletronica di consumo che per questi grandi impieghi: blocchi di costruzione di batterie agli ioni di litio sono celle singole costituite da due elettrodi separati da un elettrolita, spesso un gel polimerico. Quando la batteria è in carica, gli ioni di litio migrano attraverso l’elettrolita dall’elettrodo negativo, che di solito è realizzato in carbonio, verso l’elettrodo positivo, realizzato a base di litio (o nichel manganese litio cobaltoNMC, che fornisce una densità energetica maggiore del 22%). Quando la batteria si scarica, gli ioni rifluiscono al contrario, causando un flusso di corrente in un circuito esterno collegato alla batteria. La costruzione per grandi potenze veine fatta in moduli combinabili. Ogni modulo è dotato di un proprio sistema di gestione elettronica personale per ottimizzare i tassi di carica e di scarica del modulo stesso.

Rendere le batterie agli ioni di litio capace di tali prodezze è ancora molto costoso. E e quando le batterie cominciano a perdere la loro resa, avranno una vita ulteriore utilizzandole, per esempio, come buffer per immagazzinare energia elettrica prodotta da impianti eolici.

In molti casi, motori elettrici alimentati da batterie saranno più efficienti di motori diesel nelle apparecchiature industriali. Ma i due sistemi potrebbero anche agire in sinergia. Per esempio nei rimorchiatori i motori sono inutilizzati per il 60% del tempo e funzionano a piena potenza solo per circa il 10% del tempo. Aggiungere un sistema di batterie a un rimorchiatore portuale permetterebbe utilizzarlo come un ibrido, riducendo di molto l’uso del carburante e le emissioni di anidride carbonica. Il rimorchiatore potrebbe attingere energia supplementare tramite la batteria quando necessita di maggiore potenza fosse bisogno, e spegnere i suoi motori diesel quando è inattivo, permettendo alla batteria di alimentare altri equipaggiamenti.

Prossimo passo per altre applicazioni impegnative, come batterie per auto a lungo raggio ad alto rendimento elettrico.

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