La sicurezza delle batterie agli ioni di litio è strettamente legata alla chimica dei materiali che le compongono e ai processi che avvengono alle loro interfacce. Le competenze sviluppate dal LABAS nello studio dei materiali per l’energia sono state al centro di un approfondimento scientifico nella trasmissione Mi Manda Rai Tre, dedicato ai rischi associati all’utilizzo e alla ricarica delle batterie al litio.
Quando la chimica determina la sicurezza di una batteria
Sabato 4 ottobre 2025 la trasmissione Mi Manda Rai Tre ha dedicato il servizio “Ri-carica esplosiva” ai rischi associati alle batterie agli ioni di litio, dispositivi ormai presenti in telefoni, tablet, powerbank, mezzi per la mobilità elettrica e numerose altre applicazioni tecnologiche.
Il contributo scientifico ha approfondito i meccanismi di reattività chimica che possono trasformare una condizione di funzionamento anomala in un rapido aumento della temperatura della cella.
Il thermal runaway
Uno dei fenomeni più critici è il cosiddetto thermal runaway, o fuga termica. Quando all’interno della batteria si instaurano condizioni tali da favorire reazioni chimiche esotermiche, il calore prodotto può accelerare ulteriormente le reazioni stesse.
Si genera così un processo autoalimentato nel quale temperatura e velocità delle reazioni aumentano progressivamente. Nei casi più severi questo fenomeno può determinare il danneggiamento della cella, la produzione di gas, l’incendio o l’esplosione del dispositivo.
Comprendere la stabilità chimica dei materiali e delle interfacce presenti nelle batterie è fondamentale per sviluppare sistemi di accumulo energetico sempre più efficienti e sicuri.
Materiali e interfacce: le attività di ricerca del LABAS
Il tema si collega direttamente alle attività di ricerca del LABAS dedicate alla chimica inorganica dei materiali per l’energia e allo studio dei processi che avvengono negli elettrodi e alle loro interfacce.
Una linea di ricerca del laboratorio riguarda in particolare i meccanismi di intercalazione degli ioni nei materiali grafitici, utilizzati come componenti elettrodici nei sistemi di accumulo. L’obiettivo è comprendere come la presenza e la distribuzione delle specie chimiche modifichino struttura, superficie e proprietà del materiale.
Lo studio delle superfici e degli strati sottosuperficiali permette inoltre di investigare fenomeni di diffusione, segregazione e formazione delle interfacce che possono influenzare stabilità, prestazioni e durata dei dispositivi.
Materiali
Composizione, struttura cristallina e stabilità chimica dei materiali elettrodici determinano il comportamento della batteria.
Interfacce
Le reazioni tra elettrodi ed elettrolita influenzano efficienza, invecchiamento e sicurezza dei sistemi di accumulo.
Sicurezza
Conoscere i meccanismi di reattività chimica permette di comprendere le condizioni che possono favorire instabilità e fuga termica.
Dalla ricerca alla comunicazione scientifica
La diffusione delle batterie agli ioni di litio nella mobilità elettrica, nell’elettronica portatile e nei sistemi di accumulo rende sempre più importante una corretta comprensione dei fenomeni che ne determinano il funzionamento e la sicurezza.
La partecipazione del LABAS ad attività di comunicazione scientifica consente di trasferire conoscenze sviluppate nella ricerca sui materiali verso temi di interesse quotidiano, contribuendo a distinguere i rischi reali dalle semplificazioni e a promuovere un utilizzo più consapevole delle nuove tecnologie per l’energia.
L’approfondimento
Il servizio “Ri-carica esplosiva” è stato trasmesso da Mi Manda Rai Tre il 4 ottobre 2025. L’approfondimento scientifico sui meccanismi chimici delle batterie al litio è visibile a partire dal minuto 12:48.