Anche se siamo circondati da pile e batterie, la loro presenza è spesso invisibile. Eppure sono una invenzione che ha drasticamente migliorato la vita di tutti e che, nel futuro, porterà a cambiamenti altrettanto straordinari.
Ogni pila è un dispositivo che immagazzina energia chimica per poi convertirla in energia elettrica. Fondamentalmente, le pile non sono altro che piccoli reattori chimici che producono elettroni, pronti per l'uso in qualche dispositivo esterno.
La loro storia affonda le radici molto più lontano di quello che si potrebbe pensare. Nel 1938, il direttore del Museo di Baghdad trovò nel seminterrato del museo quella che oggi è definita come la "pila di Baghdad ": una pila di origine mesopotamica risalente al 250 a.c.
Fu lo scienziato e inventore americano Benjamin Franklin ad usare per la prima volta, nel 1749, il termine pila. Tuttavia, la prima vera pila fu inventata dal fisico italiano Alessandro Volta nel 1800. Soltanto nel 1859 venne realizzata la prima pila ricaricabile, ancor oggi impiegata per avviare i motori delle automobili: la batteria al piombo.
Il direttore del Museo di Baghdad trovò nel seminterrato una pila di origine mesopotamica risalente al 250 a.c.Per inciso, i termini pila e batteria non sono per nulla sinonimi. La pila propriamente detta non è ricaricabile e viene anche chiamata batteria primaria, al contrario della batteria che è ricaricabile (batteria secondaria o accumulatore). Una differenza non trascurabile se cercate, per esempio, di far funzionare un dispositivo a pile con delle batterie.
Facendo un salto nel tempo e arrivando ai giorni nostri, scopriamo che le moderne batterie sono disponibili in una gamma di potenza molto varia, che va dalle enormi batterie che immagazzinano l'energia dei parchi solari ed eolici per garantire l'approvvigionamento di interi villaggi, fino alle microscopiche pile impiegate negli orologi elettronici.
Le batterie si basano su differenze chimiche che generano tensioni, tipicamente nell'intervallo compreso tra 1 e 3,6 volt. Impilandole in serie aumenta la tensione, mentre il collegamento in parallelo aumenta l'intensità. Con questo principio si riescono a raggiungere i valori necessari ai diversi dispositivi, fino ad arrivare a tensioni nell'ordine dei Megawatt.
Una delle prime pile ricaricabili è stata quella al nichel-cadmio (NiCd), sostituita nel 1989 dalla batteria al nichel-metallo idruro, con una vita più lunga. Tutti tipi di batterie molto sensibili al sovraccarico e al surriscaldamento, quindi con una velocità di ricarica che non poteva superare un tetto massimo. Nella maggior parte dei caricabatterie più semplici, il processo durava in genere tutta la notte.
Nel 1980 arriva la grande svolta. Il fisico americano John Goodenough inventò un nuovo tipo di batteria al litio in cui il metallo poteva passare da un elettrodo all'altro sotto forma di ione. Essendo il litio uno degli elementi più leggeri nella tavola periodica e con i più grandi potenziali elettrochimici, la nuova batteria produceva alte tensioni con volumi compatti e leggeri.
Dopo soli dieci anni un'altro grande balzo, grazie alle nano-tecnologie e ad opera dello stesso Goodenough. Con l'impiego di un catodo agli ioni di litio a base di ferro di litio e fosfato, si ottenne una batteria termicamente stabile, che poteva essere caricata e scaricata molto rapidamente.
Arrivando ai nostri giorni, il protagonista della tecnologia delle batterie è un'azienda leader nella produzione di veicoli elettrici, che ritiene lo sviluppo di nuove batterie un passaggio indispensabile per sostenere il proprio business ma anche per trovare una forma di energia alternativa ai combustibili fossili. Parliamo della Tesla Motors, che ha in programma la costruzione di Giga-impianti per produrre le batterie del futuro ("La gigafactory di Tesla sarà pronta prima del previsto"), di cui possiamo immaginare le prestazioni osservando la batteria della nuova Tesla Model S, con una potenza impressionante di 85kWh.
Forse, le pagine più importanti della storia delle batterie non sono ancora state scritte.
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