Le batterie al litio sono batterie ricaricabili che per generare energia utilizzano il litio.
Il litio è un metallo ed è il terzo elemento nella tavola periodica. Si tratta, quindi, del metallo più leggero ed è anche per questo che la sua adozione nel campo degli accumulatori è risultata così vincente.
Le batterie sfruttano il litio sotto forma di ione caricato positivamente grazie alla perdita di un elettrone.
Le batterie sono composte da più celle collegate tra di loro in serie o in paralleto
Ogni cella è composta da:
- un elettrodo positivo (catodo) che ospita un composto di litio
- un elettrodo negativo (anodo) realizzato con un composto tipicamente carbonioso, come la grafite
- un separatore composto da materiale solido polimerico interposto tra anodo e catodo che previene il corto circuito interno e consente il passaggio degli ioni di litio grazie alla sua struttura porosa
- un elettrolita che consente il trasferimento degli ioni di litio tra anodo e catodo e viceversa ed è costituito da un sale di litio disciolto in un solvente organico o in una loro miscela.
Il litio si muove tra i due elettrodi nelle fasi di carica e di scarica. Durante la fase di carica gli ioni di litio contenuti nel catodo si spostano attraverso l'elettrolita verso l'anodo, dove vengono immagazzinati.
Durante il processo di scarica, gli ioni di litio e gli elettroni vengono rilasciati sul lato dell’anodo. Gli elettroni fluiscono attraverso il circuito esterno ed eseguono il lavoro elettrico. Allo stesso tempo, gli ioni di litio attraversano il fluido elettrolitico e il separatore fino al catodo.
Nel corso di ogni ciclo di carica e scarica gli ioni in pratica si spostano avanti e indietro tra il catodo e l'anodo, consentendo così il funzionamento continuo della cella.
Grandezze caratteristiche delle batterie agli ioni di litio
Le caratteristiche principali delle batterie agli ioni di litio sono:
- la tensione mominale (volt V): la maggior parte delle celle agli ioni di litio hanno una tensione nominale di 3.6~3.7 V, che è il valore medio fra la tensione a piena carica (4.2 V) e quella oltre la quale non deve scendere (3.0~3.2 V), altre hanno una tensione nominale più bassa di 3.2V o 2.4V
- la capacità (amperora Ah o milliamperora mAh): definise la quantità di carica presente all’interno della batteria, cioè la quantità di corrente che è possibile erogare nel tempo. E' ottenuta moltiplicando la corrente in ampere per il tempo di scarica in ore (esempio: una batteria che eroga 5 ampere per 20 ore = 100 Ah di capacità)
- il C rate: Il C-rate è un parametro che indica la velocità di carica e di scarica di una batteria. E indicato con un numero seguito dalla lettera C
- la quantità di energia (wattora Wh): descrive la quantità di energia complessiva presente all’interno della batteria come prodotto della capacità Q e della tensione nominale V
- l'energia specifica (Wh/kg): misura la capacità della batteria di accumulare energia in rapporto al suo peso
in verde batterie nichel cadmio e nichel manganese
in marrone batterie al piombo
- Ciclo di vita: Si riferisce al numero di cicli di carica e scarica che la batteria può sopportare prima che la sua capacità decada. Un ciclo si riferisce a una carica completa e una scarica completa.
Durata delle batterie al litio
Batterie di media qualità forniscono intorno ai 1.000 cicli di carica. Quelle di qualità più alte possono arrivare a 4.000–6.000 cicli, mentre quelle più economiche possono fermarsi a 1000-2000 cicli.
Come allungare la vita delle batterie al litio
Possibilmente stare sempre tra il 20% e l’80% della carica. Non far scaricare la batteria sotto il 15%-20%.
- Ricaricare quanto prima una batteria molto scarica.
- Evitare di ricaricare sempre la batteria al massimo (100%).
- Fare pochi cicli completi: i cicli parziali fanno vivere la batteria più a lungo.
- Quando è possibile, ricaricare già al 40%.
Quando si ha intenzione di non usare un device per un lungo periodo, la cosa più opportuna è conservalo con una carica residua di almeno il 50%.
Evitare il troppo caldo e il troppo freddo. Le batterie al litio devono essere utilizzate entro un intervallo di temperatura adeguato, specificato dal costruttore.
Evitare il sovraccarico e lo scarico elettrico eccessivo. Questi causano la riduzione della durata della batteria o addirittura il danneggiamento.
Tipologie di batterie al litio
Batterie agli ioni di litio (Li-ion): sono le più comuni e ampiamente utilizzate. Sono utilizzate in una vasta gamma di applicazioni: dispositivi portatili, veicoli elettrici, telefonia, sistemi di accumulo di energia, applicazioni industriali, militari ed aerospaziali. Sono caratterizzate da una elevata efficienza, uno scarso effetto memoria e un basso livello di auto scarica.
Batterie ai polimeri di litio (Li-Po): l’elettrolita è formato da polimeri solidi che le rende più resistenti e sicure ad eventuali perdite. L’assenza di liquidi permette di utilizzare contenitori più sottili e non metallici. Hanno una minore densità di energia rispetto alle Li-ion.
Batterie al litio-ferro-fosfato (LiFePO4): offrono una maggiore stabilità termica, sicurezza e durata della batteria rispetto alle batterie al litio-ion tradizionali. Sono comunemente utilizzate in accumulatori per veicolo ibridi ed elettrici, per il fotovoltaico, ma anche per biciclette a pedalata assistita, motoveicoli elettrici e caricabatterie per muletti. Hanno un ottimo ciclo di vita e non subiscono alcun effetto memoria. Sono le più sicure e stabili che si trovano ad oggi sul mercato, e sono disponibili in formati di grande capacità.
Vantaggi e svantaggi delle batterie al litio
Vantaggi
- ingombro e un peso ridotti rispetto alle generazioni precedenti, sono leggere e a parità di volume accumulano una maggiore quantità di energia.
- migliore efficienza energetica, la perdita di energia durante il ciclo di carica e scarica è minima
- quando non vengono utilizzate attivamente la percentuale di carica persa è davvero trascurabile
- si ricaricano rapidamente e questo rivela i suoi vantaggi soprattutto con veicoli elettrici e dispositivi portatili che richiedono tempi di ricarica ridotti
- son subiscono l’effetto memoria: rispetto alle vecchie batterie possono sopportare diversi cicli di ricarica anche se non completamente scariche, senza per questo danneggiarsi o perdere di efficacia
Svantaggi
- costo elevato
- le variazioni di temperatura possono comprometterne l’efficienza
- lo smaltimento e riciclaggio richiedono delle attenzioni particolari
- se sottoposte a temperature elevate possono surriscaldarsi, infiammarsi e in alcuni casi esplodere
Pericolo delle batterie al litio
Le batterie al litio, se gestite o conservate in modo errato, possono rappresentare un notevole rischio per la sicurezza degli operatori e degli ambienti aziendali.
Richiedono una gestione attenta per evitare rischi come il cortocircuito o il surriscaldamento, che possono portare a incendi o esplosioni. Inoltre, la loro smaltimento e riciclaggio devono essere gestiti in modo responsabile per minimizzare l’impatto ambientale.
Sistema di bilanciamento delle batterie - Battery Management System (BMS)
Le celle che compongono le batterie al litio non sono tutte identiche, ma presentano delle piccole differenze che se non compensate con un sistema di bilanciamento della carica e scarica, con l’utilizzo della batteria, o semplicemente con il passare del tempo, fanno sbilanciare le celle all’interno della batteria stessa.
Questo sbilanciamento senza BMS può aumentare sempre di più azzerando progressivamente la capacità disponibile della batteria. Il BMS ha il compito di caricare tutte le celle della batteria nello stesso modo
 |
| BMS |
Durante il ciclo di carica/scarica, alcune celle
raggiungono lo stato di piena carica o scarica prima di altre. Le
differenze aumenteranno se le celle non vengono periodicamente
bilanciate/equalizzate dal BMS
Il BMS è considerato il vero e proprio cervello della batteria e, se progettato con un’elettronica all’avanguardia, svolge numerose altre funzioni che controllano e monitorano in tempo reale il comportamento della batteria al litio all’interno dell’applicazione.
Principali funzioni del BMS:
- Impedire che la batteria si scarichi al di sotto di un certo livello di sicurezza.
- Proteggere la batteria dai cortocircuiti.
- Controllo della temperatura. Se la temperatura di una cella diventa troppo alta, questa protezione si attiverà e scollegherà la batteria per impedire il surriscaldamento.
- Bilanciamento di ogni cella del pacco batteria controllando che sia caricata allo stesso modo delle altre.
- Protezione da correnti di carica o scarica eccessive.
- Protezione da sovraccarico della batteria, che può danneggiare o addirittura distruggere le celle.
- Interfaccia utente per la diagnostica e la configurazione dell’accumulatore.
Produzione e raffinazione del litio. Aspetti geopolitici.
Il "Triangolo del Litio" - Sud America: Bolivia, Cile, Argentina
Questa regione ospita oltre la metà delle riserve mondiali conosciute, concentrate sotto forma di salamoie (laghi salati sotterranei). L'estrazione avviene per evaporazione solare, un processo lungo ma economico.
In questo caso, il litio è contenuto in minerali all'interno di rocce dure. L'estrazione è una classica attività mineraria a cielo aperto, più costosa ma molto più rapida rispetto all'evaporazione.
Negli ultimi anni (tra il 2023 e il 2026), sono stati annunciati giacimenti colossali in Iran, India e persino in Europa (Serbia, Repubblica Ceca, Portogallo, Francia), ma la loro messa in produzione richiederà ancora diversi anni.
Chi lo controlla e lo distribuisce. La Filiera Industriale.
La distribuzione del litio non dipende solo da chi possiede le miniere, ma da chi controlla la raffinazione chimica. È qui che si concentra il vero potere di mercato.
Il Predominio della Cina
La Cina è l'attore dominante indiscusso della filiera. Anche se non possiede le riserve più grandi, controlla circa il 60-70% della capacità globale di raffinazione del litio.
Aspetti geopolitici
Il mondo si è diviso in blocchi che cercano l'autosufficienza energetica. Non esiste più un mercato globale fluido, ma una competizione tra due blocchi.
Blocco Occidentale (USA ed Europa)
Blocco Cinese
Proprio come il gas naturale è stato usato come leva politica in passato, il litio oggi è un'arma che comporta due problemi fondamentali da affrontare discussi di seguito.
Rallentamento della transizione. Se la Cina decidesse di limitare le esportazioni di litio raffinato, l'Europa vedrebbe i prezzi delle auto elettriche schizzare alle stelle, fallendo gli obiettivi climatici.
Volatilità Estrema. Nel 2026 i prezzi del litio hanno mostrato picchi del 200% in pochi mesi a causa di instabilità politiche in Africa o cambiamenti normativi in Sud America, rendendo difficile per le aziende pianificare a lungo termine.
La Corsa alla Sovranità Europea
Per l'Europa (e l'Italia), questa distribuzione comporta una corsa contro il tempo, e si sta agendo in due direzioni.
Urban Mining (Riciclo) - Poiché non abbiamo abbastanza miniere, l'Europa sta puntando tutto sul recupero del litio dalle vecchie batterie. Nel 2026, nuove leggi UE impongono standard severi di riciclo per creare una "miniera circolare" interna.
Nuove Alleanze - L'UE sta firmando accordi strategici con Cile, Canada e Namibia per diversificare le fonti e non dipendere per oltre il 65% da un singolo fornitore (obiettivo del Critical Raw Materials Act).
È proprio questa tensione geopolitica che sta accelerando enormemente le tecnologie alternative, come le batterie al Sodio o allo Stato Solido, nate per usare materiali meno "contesi".
Il paradosso del 2026 - Per diventare indipendenti dai combustibili fossili (spesso controllati da regimi instabili), l'Occidente si è ritrovato inizialmente ancora più dipendente da un unico attore, la Cina. La sfida di oggi è spezzare questo legame.
- Cosa sono le batterie al litio?
- Da cosa è composta una cella. Descrivere i componenti?
- Quali sono le grandezze caratteristiche delle batterie al litio. Descriverle ed indicare le unità di misura?
- Quale è la durata delle batterie al litio?
- Cosa sono le LiPo?
- Cosa sono le LiIon?
- Cosa sono le LiFePo?
- Quali sono i vantaggi delle batterie al litio?
- Quali sono le funzioni del BMS?
