L’accumulatore agli ioni di litio è un tipo di batteria ricaricabile che utilizza la riduzione reversibile degli ioni di litio per immagazzinare energia.
È comunemente utilizzata per l’elettronica portatile, nei veicoli elettrici, in applicazioni industriali, militari e aerospaziali. L’invenzione si deve agli importanti progressi nel campo fatti a partire dagli anni settanta e ottanta da John Goodenough, Robert Huggins, Stanley Whittingham, Rachid Yazami e Akira Yoshino, progressi che nel 1991 permisero a Sony e Asahi Kasei la commercializzazione di questo tipo di batteria.
L’accumulatore agli ioni di litio fu proposto negli anni 1970 dal chimico britannico M. Stanley Whittingham mentre lavorava alla Exxon. Furono necessari altri venti anni di sviluppo prima che fosse abbastanza sicuro per essere usato in massa sul mercato; la prima versione commerciale fu creata dalla Sony nel 1991, a seguito di una ricerca di un team diretto da John B. Goodenough.
Nel febbraio del 2005 la Altair NanoTechnology, un’azienda statunitense situata a Reno (Nevada), annunciò un materiale per elettrodi di batterie al litio di dimensioni nanoscopiche. Il prototipo della batteria ha tre volte la potenza delle attuali batterie e può essere pienamente ricaricato in sei minuti.
Nel marzo 2005 la Toshiba ha annunciato un’altra batteria al litio a ricarica veloce, basata su una nuova tecnologia di nanomateriali, che procurano una ricarica ancora più veloce, una capacità più grande e un ciclo di vita più lungo. La batteria potrà essere utilizzata primariamente in settori industriali o negli autotrasporti.
Nel novembre 2005 la A123Systems annunciò una nuova batteria ancora più potente e ricaricabile più velocemente basata su una ricerca autorizzata dal MIT. La loro prima pila[14] è in produzione (2006) e viene usata negli attrezzi di potenza e in conversioni Hybrids Plus Prius PHEV (anche se la conversione costa più del prezzo dell’auto, soprattutto a causa del costo delle batterie).
Tutte queste formulazioni coinvolgono nuovi elettrodi. Aumentando l’area effettiva dell’elettrodo – diminuendo la resistenza interna della batteria – la corrente può essere aumentata sia durante l’uso sia durante la ricarica. Questo è simile agli sviluppi ottenuti con il supercondensatore. Di conseguenza la batteria è capace di sviluppare più potenza (in watt); tuttavia, la capacità della batteria (amperora) è aumentata solo di poco.
Nell’aprile 2006 un gruppo di scienziati del MIT annunciò di aver trovato un modo per utilizzare i virus per formare cavi nanoscopici che possono essere usati per costruire batterie agli ioni di litio ultra sottili con tre volte la normale densità di energia.
Nel giugno del 2006 ricercatori in Francia hanno creato elettrodi di batteria in nanostrutture con capacità che ammontano a parecchie volte la capacità energetica, per peso e volume, degli elettrodi convenzionali.
Nel 2009 la nuova Mercedes-Benz S 400 BlueHYBRID ha visto l’inserimento integrato delle batterie agli ioni di litio all’interno del circuito di climatizzazione dell’auto, con il vantaggio di far funzionare sempre la batteria a una temperatura ottimale (15-35 °C) e di aumentare la durata e il rendimento di esercizio. La Daimler, casa costruttrice dell’auto in questione, è inoltre in fase avanzata di realizzazione di uno speciale tipo di cella piatta per ospitare la batteria che offre alta densità di energia in un ingombro ridotto e con elevati livelli di sicurezza.
Alla fine del 2009 è stata presentata una soluzione per risolvere il problema dell’esplosione di una di queste batterie in cortocircuito, si tratta d’inserire dei reagenti che bloccano la reazione chimica qualora la batteria raggiunga i 130 °C evitando di fatto l’esplosione. Un’altra possibile soluzione o palliativo al problema dell’esplosione della batteria è stata presentata da Apple, che ha presentato uno schema di una batteria munita di un involucro di rivestimento dotato di sacche e punti deboli per l’evacuazione dei vapori prodotti durante il cortocircuito.
Nel dicembre 2022, un team di ricercatori del National Accelerator Laboratory and Stanford ha ottenuto una batteria agli ioni di litio con un elettrolita a matrice polimerica contenente il 63% di sali di litio in peso (invece del tradizionale 50%). La batteria è risultata non infiammabile a 100°C.
Nel 2023 è stata sviluppata una batteria litio-aria con elettrolita solido (un polimero ceramico nanostrutturato) che raggiunge una densità energetica di 1.200 Wh per chilogrammo, quasi quattro volte superiore a quella delle batterie agli ioni di litio. La reazione coinvolge ossido di litio e quattro elettroni immagazzinati per molecola di ossigeno. La reazione avviene a temperatura ambiente con l’aria circostante e non richiede l’utilizzo di serbatoi.
