Nikitech

Il problema principale dei nostri smartphone si sa sono le batterie. Troppo spesso infatti ci troviamo costretti a ricorrere all’uso di powerbank per aggiungere autonomia al nostro dispositivo. Ma come funziona una batteria? Quale futuro sarà riservato per loro? Andiamo a scoprirlo in questo nuovo articolo. Pronti? allacciate le cinture, si parte!

Come funzionano le batterie attuali?

Prima di vedere il loro futuro, conosciamo più a fondo le batterie al litio. Le batterie al litio sono costituite da diverse celle singole. Grazie al loro particolare design e ai materiali utilizzati garantiscono prestazioni elevate anche dopo lunghi periodi di funzionamento. Inoltre queste batterie consentono di essere caricate in corso d’opera come ho già spiegato più approfonditamente qui.

Struttura delle batterie al litio

Come detto poco sopra le batterie al litio sono composte da molte celle singole identiche tra loro. Esse al loro interno contengono le seguenti componenti:

• Elettrodi positivi: Il catodo della batteria agli ioni di litio è composto da un ossido metallico di litio che può contenere una quantità variabile di nichel, manganese e cobalto. Gli ossidi metallici sono anche nominati metalli di transizione.
• Elettrodi negativi: l’anodo è per lo più realizzato in grafite.
• Elettrolita: Per far si che gli ioni di litio possano muoversi nella cella, e svolgere quindi la funzione di portatore di carica, l’elettrolita presente nella batteria deve essere priva di acqua. Per questo al suo interno sono sciolti sali come l’esafluorofosfato.
• Separatore: Per evitare cortocircuiti è installato all’interno un separatore, che ha il compito tenere separati gli elettrodi e di far passare gli ioni di litio e ricaricarsi da essi.

L’elemento fondamentale nella struttura di una batteria al litio è senza dubbio il separatore. Difatti gestisce e assicura le reazioni elettrochimiche all’interno della batteria. Isolando i due elettrodi l’uno dall’altro evitando così cortocircuiti. Allo stesso tempo permette solo agli ioni di passare da una parte all’altra e di passare quindi dall’elettrodo positivo a quello negativo e viceversa.

Funzionamento di una batteria al litio

Le batterie al litio funzionano grazie ad un semplice principio: l’energia elettrica nelle batterie è immagazzinata in un processo chimico. In pratica gli ioni di litio si muovono tra due anodi. L’anodo in carbonio (elettrodo positivo), e il catodo in litio (elettrodo negativo).

Questo movimento degli atomi non fa altro che rilasciare energia utile a “tenere in vita” il nostro smartphone mentre facciamo le nostre operazioni quotidiane. Quando invece colleghiamo il caricabatterie il processo funziona all’inverso, ovvero dal catodo in litio (elettrodo negativo) gli atomi si spostano verso l’anodo in carbonio (elettrodo positivo).

Il funzionamento quindi è molto semplice e le dimensioni delle batterie sempre più piccole, inoltre ogni accumulatore ha già una “data di scadenza” già prestabilita. Non sto parlando di una data vera e propria, bensì dei cicli di carica. Ogni batteria al litio infatti è in grado di supportare un certo numero di cariche e scariche, chiamati appunto, cicli di carica.

Cos’è la batteria atomica?

Volendo fare una battuta si potrebbe anche dire che è una vera bomba, ma tranquilli non ha niente a che vedere con quella roba li e non è comunque il caso di allarmarsi. In realtà la batteria atomica in fase di sviluppo presso un azienda cinese la Beijing Betavolt New Energy Technogy si avvale di radioisotopi invece, come abbiamo visto, di reazioni chimiche. Cosa vuol dire questo? Che questo tipo di batterie sfrutta il decadimento radioattivo di un isotopo.

Questa nuova tecnologia consentirebbe così di evitare il problema dei cicli di carica, infatti la durata della batteria si attesta sui 50 anni. Inoltre con questa nuova scoperta si andrebbe a risolvere un altro problema delle batterie al litio, ovvero la temperatura d’esercizio. Infatti uno dei problemi principali degli accumulatori attuali sono proprio le alte temperature che non fanno altro che diminuirne la durata e quindi la vita stessa. Le batterie atomiche infatti possono lavorare a temperature comprese tra -60°C e 120° C molto maggiore quindi delle attuali al litio che si fermano a temperature tra i -25°C e i 65°C.

Funzionamento e pericoli

Ma tornando al suo funzionamento, in pratica viene inserito un sottilissimo strato (2 millesimi di millimetro) di nichel-63 tra due fogli di semiconduttori. Gli isotopi di nichel decadono spontaneamente, ovvero il loro nucleo atomico si trasforma, uno dei neutroni si converte in un protone liberando un elettrone. L’energia rilasciata è poi trasformata dai semiconduttori in corrente elettrica. Questa soluzione inoltre è di tipo modulare, ovvero si possono realizzare batterie di dimensioni e capacità diverse collegando insieme un certo numero di queste unità.

Già so cosa state pensando. “Nucleare? Radioattivo? Ma non sarà pericoloso?”. La risposta a queste domande è una sola, ovvero no. Non è pericolosa perchè al suo interno non avvengono reazioni nucleari come nel caso di centrali nucleari ed inoltre, sempre al contrario di quello che avviene nelle centrali nucleari, alla fine del suo ciclo di vita non rimangono scorie radioattive.

Altre soluzioni per i nostri smartphone?

“ok, una vera notiziona. Ma nel mentre cosa posso fare per far durare di più la batteria?” Beh! innanzi tutto puoi leggere qui dei consigli lato software da applicare. Inoltre la batteria atomica non è l’unica innovazione in rampa di lancio. Da tempo infatti si stanno studiando nuove soluzioni come le batterie al grafene, accumulatori capaci di lavorare a temperature più elevate rispetto al litio e con una capacità di mantenimento della carica superiore fino al 45%.

Altra soluzione sotto la lente di ingrandimento degli studiosi è la batteria a combustibile (metanolo o idrogeno) che è in grado di regalarci più autonomia delle attuali in commercio. Una soluzione che non riguarda direttamente le batterie poi viene da una startup statunitense, la Ineda system, che sta testando un microchip in grado di collaborare con il SOC e sgravare quest’ultimo di molte operazioni, cosa che avviene già con i cosidetti coprocessori (ad esempio M7 e M8) di casa Apple. Il risparmio energetico infatti in questo caso è dato dal minor numero di operazioni che il processore principale deve compiere per far funzionare app e componenti interni sempre più energivori.