Perché il litio nelle batterie
Perché il litio nelle batterie?
Litio e batterie un binomio di grande attualità in questo momento. Il litio utilizzato negli accumulatori, nelle batterie agli ioni di litio o in abbinamento ad altri materiali, come ad esempio le batterie al litio ferro fosfato, é il minerale per eccellenza preferito, ancora, per la realizzazione delle batterie ed é anche, oggetto di studio nelle nuove tecnologie di batterie per l’accumulo.
Avrete notato il grande interesse, soprattutto negli ultimi anni, per l’elemento litio e per le batterie. Una causa, la più possiamo dire conosciuta, è sicuramente data dal diffondersi, sempre più, dell’utilizzo delle auto elettriche, o anche dei sistemi di accumulo del fotovoltaico per il risparmio energetico e per la green energy.
il litio è uno dei materiali utili per realizzare la decarbonizzazione, per la transizione ecologica, in un’economia che vorrebbe e dovrebbe diventare sempre più verde.
Lo sviluppo tecnologico indirizzato al miglioramento delle batterie al litio è in continua evoluzione; ma per quale scopo, tra miriadi di materiali, viene utilizzato proprio il litio?
Litio in natura il materiale leggero
Litio deriva da lithos, parola greca che significa pietra, ha simbolo chimico Li e numero atomico 3. Tra gli elementi solidi ha una caratteristica peculiare, è il più leggero.
Il litio è un elemento chimico appartenente alla famiglia dei metalli alcalini, come il sodio e il potassio, i più conosciuti. La crosta terrestre ne ha in gran quantità, ma la sua concentrazione è elevata solo in alcune zone del pianeta.
Dove si trova il litio in natura
Contenuto in alcune acque minerali, in acque salmastre e in diversi minerali come lo spudomene per citarne uno ed anche nelle ceneri di alcune piante. Il suo colore è di un bianco argentato. Il litio reagisce con l’acqua in maniera repentina dove sviluppa idrogeno, motivo per cui, in un’incendio dove sono coinvolte le batterie, l’acqua è l’elemento meno consigliato per lo spegnimento.
Uso del Litio non solo nelle batterie
Chiamato “oro bianco”, credo immaginiate il perché, nei suoi composti è utilizzato in diverse applicazioni industriali, per aumentarne alcune capacità, come la resistenza al calore, la durezza etc. Si utilizza in combinazione con altri metalli, come l’alluminio, nelle ceramiche, nel vetro, usato anche nell’industria farmaceutica, per produrre farmaci che agiscono sull’umore, e ovviamente, nel nostro caso di interesse, negli accumulatori di energia.
Litio dove si estrae
Normalmente in natura il litio si trova, come detto, in abbondanza, che non significa disponibile per l’estrazione, semplicemente è uno degli elementi più abbondanti sulla crosta terrestre, ma non di facile reperimento.
I siti di estrazione a livello mondiale, ossia, dove il litio può essere facilmente estratto perché più concentrato, sono presenti in pochi stati, oltretutto, la maggioranza di questi presentano forti instabilità politiche e sociali, questo rende la disponibilità poco sicura ed espone al rischio di mancanza di questo elemento così importante al giorno, approfondiamo il discorso sulla nostra pagina LinkedIn.
Il litio si trova in Italia?
Queste due mappe dell’Istituto di Geoscienze e Georisorse del CNR del 22 luglio 2022, indicano le concentrazioni di litio nel territorio italiano, concentrazione nei fluidi e nei solidi. Ma come abbiamo appena scritto sopra, l’esistenza di una concentrazione non significa disponibilità di reperimento. Se volete approfondire lo studio vi lasciamo qui il link dove poter leggere tutta la ricerca: Presenza di litio in Italia: una panoramica «Litio in Italia: dai fluidi profondi una risorsa per la transizione energetica. (igg.cnr.it)»
Il litio nelle batterie caratteristica: l’energia
il litio è un elemento chimico con un elevato potenziale di ossidazione, il che significa che può fornire una grande quantità di energia per unità di peso.
Nello specifico, le batterie al litio hanno una maggiore densità di energia rispetto alle altre batterie, che significa possibilità di immagazzinare più energia in uno spazio più piccolo con una maggiore durata di vita rispetto alle altre tecnologie. Le batterie composte da litio non subiscono effetti negativi significativi dall’effetto memoria.
La batteria al litio, nei cicli di carica e scarica (processo di intercalazione), non è soggetta a cambiamenti nella struttura interna e nella ricarica torna identica a prima. Oltretutto, in caso di non utilizzo la loro auto scarica, cioè la loro perdita di energia è molto bassa. Sono quindi preferite per la loro leggerezza e la loro possibilità di erogare energia in grande quantità e in minor peso rispetto ad altre tecnologie.
L’utilizzo degli ioni di litio negli accumulatori
Nelle batterie il litio viene utilizzato in ioni di litio, difatti il giusto termine è batterie agli ioni di litio, è spesso inserito in membrane polimeriche o di recente utilizzo, in combinazione con ferro negli accumulatori litio ferro fosfato. Queste tecnologie sono vantaggiose in termini di produzione di energia in un piccolo spazio, ecco perché si stanno sviluppando numerose ricerche volte a migliorare la capacità e la sicurezza della batteria al litio.
Se ti piace conoscere come gli ioni di litio si muovono e come reagiscono all’interno della batteria nonché le loro proprietà, ti invitiamo a guardare il video che abbiamo inserito nell’articolo, lo consigliamo perché veramente molto esplicativo.
Le batterie al litio e altri minerali
Il litio nelle batterie viene associato solitamente ad altri materiali, perché da solo è un elemento instabile. Altri elementi che compongono le batterie al litio sono il biossido di manganese (Li-Mno2), il cloruro di tionile(Li-SoCl2 batterie), il ferro fosfato (LiFePo o LFP batterie) e in ioni di litio è utilizzato anche nei supercapacitori o supercondensatori. Tutte queste tipologie hanno delle variazioni nella composizione chimica.
Ogni “combinazione” chimica, dà all’accumulatore caratteristiche ben definite che si adattano a diversi tipi di utilizzo, variando nella durata, nel voltaggio, nel tipo di scarica e nella stessa possibilità di auto scarica, oltre ad una capacità di funzionamento stabile in diverse temperature. Ne abbiamo parlato specificamente, tipologia per tipologia elencando pregi e difetti di ciascuna, nelle pagine del nostro sito che vi invito a visitare per capire le differenze e le specifiche varianti.
Litio: il metallo del futuro?
Il litio è presente nelle batterie della maggior parte delle apparecchiature che utilizziamo quotidianamente, nei tablet, pc, smartphone, in apparecchiature elettroniche e nella maggior parte di accumulatori di energia compresi i veicoli elettrici, i dispositivi medicali e le batterie di accumulo fotovoltaico.
Lo sviluppo delle tecnologie intorno al Litio
Proprio l’esigenza di alimentare tutti questi dispositivi ha portato lo sviluppo delle batterie agli ioni di litio, chiamate Li-Ion e le sue varianti viste sopra. Sempre più la necessità di una durata maggiore, di una richiesta determinata di energia in un piccolo spazio, hanno portato un interesse politico, sociale molto elevato per tutto ciò che riguarda la vita delle batterie.
L’uso del litio nelle batterie porta ad avere un range di temperature di funzionamento elevato, a seconda della tipologia sempre e per questo, sono indispensabili anche in tanti altri macchinari, come i dispositivi di sicurezza che molti hanno in casa, per citarne uno. Ulteriore qualità importante, che si aggiunge ad altre, per la scelta di questo materiale.
Come si può capire la maggior parte delle nuove tecnologie di alimentazione elettrica si stanno muovendo verso il litio.
Una ragione è la densità di energia, che non è altro che la capacità di produrre energia in relazione alla massa disponibile.
La densità di energia “Rappresenta l’energia potenziale che si può trasformare in lavoro elettrico durante la scarica.” ( Sapere.it enciclopedia )
Altra ragione è l’enorme versatilità del materiale.
Il futuro degli accumulatori e il riciclo del litio
Giornalmente o quasi, le testate giornalistiche parlano di altre nuove ricerche nel campo degli accumulatori che mirano ad individuare sistemi più “virtuosi”, le batterie al sodio sono un esempio di alternative chimiche. Come per i veicoli elettrici e i sistemi di accumulo, le sperimentazioni di nuove tecnologie servono per raggiungere una maggiore potenza ed una maggiore sicurezza, ma non a discapito dell’ambiente, che siano meno impattanti. Dato che la domanda del litio sta crescendo in questi anni vertiginosamente e in essa c’è un depauperamento del suolo e dell’acqua.
Raggiungere un bilanciamento che riesca a trovare una soluzione per il reperimento delle materie prime senza sconvolgere il pianeta è un obiettivo di molti stati.
Il riciclo del litio è una buona partenza per evitare sfruttamenti inadeguati. Una buona norma etica sarebbe buttare le pile esauste nei raccoglitori, perché ad oggi una misera parte delle pile usate vengono riciclate.
Interviene il Parlamento Europeo sulle batterie
Sono necessari passi avanti per riuscire a recuperare il litio dagli accumulatori in maniera meno inquinante. In questa direzione si sta muovendo anche il Parlamento Europeo, che ha emanato un regolamento incentrato sulla gestione, la produzione e la circolarità delle batterie al litio, a cui i paesi membri dovranno adeguarsi e a cui l’Italia, proprio quest’anno ha recepito con un suo documento, le direttive del Parlamento, attuando così politiche che mirino a raggiungere il famoso Net 0.
Se siete curiosi di sapere quali sono i minerali critici importanti come il litio, o conoscere la crescita della domanda del litio, vi lasciamo il link dell’istituto IEA: Esploratore di dati sui minerali critici – Strumenti per i dati – IEA
Il Litio vince ancora (per ora?)
Confidiamo nello sviluppo di energie sostenibili per il nostro futuro. Per ora e per le tipologie di dispositivi che richiedono accumulatori, il litio, sicuramente, è ancora il metallo più adatto in termini di prestazioni.
Il litio è considerato un minerale critico, ossia difficilmente sostituibile da altri materiali in determinate tecnologie, e sono pochi gli stati che hanno possibilità appunto di reperirlo, facile pensare come possa muovere diversi equilibri politici.
Vi lasciamo il link per il Climate Mineral Explorer, uno strumento interattivo che fornisce una panoramica di alcuni aspetti ambientali e sociali e delle catene di approvvigionamento di minerali critici, Climate Smart Mining.
