Come Funziona una Cellula Ricaricabile: Elettrochimica Reversibile
Una cellula ricaricabile (secondaria) immagazzina energia guidando una reazione redox reversibile con corrente esterna, poi la rilascia lasciando che la reazione proceda spontaneamente.
Carica (Energia In)
- Il caricabatterie applica voltaggio > OCV della cellula.
- Anodo (negativo): Ossidazione — metallo → metalloⁿ⁺ + ne⁻ (es. LiC₆ → C + Li⁺ + e⁻).
- Catodo (positivo): Riduzione — ospite + ne⁻ + nLi⁺ → LiₙHost (es. CoO₂ + Li⁺ + e⁻ → LiCoO₂).
- Elettrolita: Li⁺ fa la spola; gli elettroni fluiscono esternamente.
- Risultato: legami chimici riformati, stato ad alta energia immagazzinato.
Scarica (Energia Fuori)
- Carico collegato; il voltaggio della cellula guida la corrente.
- Reazioni inverse: riduzione anodo, ossidazione catodo.
- Li⁺ de-intercala dall'anodo, intercala nel catodo.
- Gli elettroni alimentano il dispositivo esterno.
Componenti Chiave
- Separatore: poliolefina microporosa (PE/PP) — blocca elettroni, passa Li⁺.
- Raccoglitori di corrente: foglio Cu (anodo), foglio Al (catodo).
- Elettrolita: LiPF₆ in EC/DEC/DMC — finestra stabile ~0–4,3 V.
Limiti di Durata Ciclica
- Crescita SEI sull'anodo (consuma Li⁺, aumenta IR).
- Fratturazione particelle catodiche, dissoluzione metalli di transizione.
- Ossidazione dell'elettrolita ad alto voltaggio.
- Placcatura di litio (ricarica rapida, bassa temperatura) → dendriti → cortocircuito.
Un BMS intelligente gestisce voltaggio, temperatura, corrente per massimizzare i cicli.