Le batterie sono componenti essenziali nella nostra vita quotidiana, alimentando una vasta gamma di dispositivi elettronici, dalle automobili ai telefoni cellulari, dagli orologi alle torce elettriche. Ma vi siete mai chiesti perché esistono così tante forme e dimensioni diverse di batterie? Per comprendere questa varietà, dobbiamo fare un passo indietro e guardare alla storia e allo sviluppo delle batterie nel corso degli anni.
Le prime batterie risalgono al 1800 e erano piuttosto semplici. Una delle prime dimostrazioni fu una serie di dischi metallici immersi in salamoia, che lo scienziato italiano Alessandro Volta scoprì che creavano una corrente elettrica. La prima batteria al piombo-acido era costituita da alcuni pezzi di piombo in un barattolo di acido solforico. Le versioni moderne non sono molto diverse, sono solo più facili da produrre e contengono vari additivi per migliorare le prestazioni.
In tutti i casi, le batterie funzionano allo stesso modo: una differenza di tensione tra due elettrodi dissimili produce una corrente elettrica, che può essere scaricata per alimentare un dispositivo. Le batterie ricaricabili possono poi invertire questa corrente per ricaricarsi. All’interno della batteria, la corrente elettrica è accompagnata dal flusso di ioni attraverso un liquido, l’elettrolita.
La batteria al piombo-acido è stata la prima batteria ricaricabile inventata nel 1859 da Gaston Plante. Una batteria al piombo-acido deve essere abbastanza grande da fornire abbastanza carica per avviare un’auto. Deve anche essere utilizzabile in climi freddi e durare molti anni. Poiché l’elettrolita è un acido corrosivo, il guscio esterno deve essere robusto per proteggere le persone e le parti dell’auto da eventuali danni. Sapendo tutto questo, ha senso che le moderne batterie al piombo-acido siano pesanti e massicce.
D’altra parte, dispositivi domestici come calcolatrici e bilance digitali possono permettersi di utilizzare batterie più piccole perché non richiedono molta carica. Queste sono principalmente batterie alcaline non ricaricabili che vengono utilizzate da decenni. Le dimensioni standardizzate delle celle sono AAAA, AAA, AA, C e D, oltre a celle a bottone e a moneta e molte altre. Le dimensioni sono correlate alla quantità di carica che possono immagazzinare: più grande è la batteria, più carica contiene, e alle dimensioni dei dispositivi che alimentano.
Le batterie al nichel-cadmio sono state le prime batterie ricaricabili ampiamente utilizzate per l’elettronica domestica e sono state popolari fino alla fine del XX secolo. Tuttavia, avevano dei difetti. Il cadmio è molto tossico e le batterie soffrivano di un “effetto memoria” che ne riduceva la durata. Per molti decenni, il litio è stato studiato per l’uso potenziale in batterie ricaricabili a causa delle sue proprietà uniche come metallo leggero che immagazzina molta energia. Sony ha commercializzato per la prima volta la batteria agli ioni di litio nel 1991.
Le batterie sono realizzate in determinate dimensioni e forme per motivi di costo e fabbricabilità, ma in altri casi a causa di processi di produzione ereditati. Anche la domanda di mercato gioca un ruolo. Ad esempio, i veicoli elettrici non hanno avuto successo fino a quando Tesla ha iniziato a produrre auto utilizzando celle di batteria agli ioni di litio cilindriche piuttosto che le celle a sacchetto o prismatiche utilizzate da altri produttori di EV. Le celle prismatiche e a sacchetto possono essere impacchettate strettamente insieme, ma poiché le celle cilindriche erano già prodotte in massa per l’elettronica portatile, Tesla è stata in grado di produrre EV a costi più bassi negli anni 2010.
