Regolarmente ci sono notizie e annunci di soluzioni straordinarie e rivoluzioni nel comparto delle batterie, anche quelle utilizzate negli smartphone. La realtà è che poi, tra effettiva producibilità e replicabilità delle scoperte e reale convenienza di tali innovazioni, dagli anni Novanta a oggi i nostri smartphone utilizzano sostanzialmente la stessa tecnologia agli ioni di litio. Eppure nell’ampio panorama di ricerche e sperimentazioni alcune possibilità tecnologiche ci sono: alcune sicuramente non lasceranno il segno, mentre alcune entro la fine del decennio potrebbero riuscire a cambiare gli smartphone per come li conosciamo.
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La tecnologia delle batterie per gli smartphone
Alla base delle batterie utilizzate negli smartphone ci sono due elementi: lo zinco e il rame. Il primo svolge da anodo fornendo gli elettroni, mentre il secondo da catodo consumandoli tramite un mezzo grazie al quale gli ioni scorrono. Nelle batterie degli smartphone tutto questo avviene mediante sostanze chimiche in maniera sicura e sostanzialmente veloce.
L’innovazione è orientata innanzitutto ad aumentare la capacità della batteria, la velocità di ricarica e la possibilità di produrle su larga scala in maniera più semplice ed economica e con utilizzando meno materie prime rare e complesse da estrarre o gestire. Questo tramite l’utilizzo di elementi diversi dallo zinco e dal rame.
3 tecnologie per le batterie degli smartphone del futuro
Batterie allo stato solido
Di batterie allo stato solido si parla diffusamente in relazione alle auto elettriche (e anche in quel settore sono più un obiettivo che non una realtà) e sostanzialmente prevedono l’utilizzo di un’alternativa solida all’elettrolita liquido o in gel impiegato nelle batterie agli ioni di litio. Alcuni esempi: TDK e QuantumScape utilizzano un anodo a base di litio e un elettrolita a base di ossido ceramico, mentre Toyota e Solis Power a uno a base di solfuro. Il risultato dovrebbe essere quello di una batteria con più energia (maggiore densità) e con una ricarica più rapida.
Lo scorso anno Xiaomi ha utilizzato una batteria allo stato solido da 6000 mAh su uno Xiaomi 13 ottenendo, rispetto alla versione tradizionale da 4500 mah, un aumento di capacità del 33%. Questa batteria ha una capacità di oltre 1000 Wh per litro di volume. Pochi mesi fa TDK ha annunciato batterie allo stato solido con una densità energetica simile che potrebbero presto trovare impiego nel settore dei device wearable (come smartwatch e auricolari).
Di fronte a tante aspettative ci sono però delle criticità. Le batterie allo stato solido sono più difficili da produrre e per questo potenzialmente più costose oltre che meno pratiche da implementare in un prodotto, come gli smartphone o i dispositivi indossabili, del mercato di massa. Questa però è oggi la soluzione potenzialmente più affidabile di cui possiamo realmente attenderci un’introduzione nel settore degli smartphone nei prossimi anni.
Batterie all’anodo di silicio
In questo caso il principio di funzionamento della batteria è il medesimo di quelle agli ioni di litio con la differenza che l’anodo di carbonio/grafite viene sostituito con uno di silicio. In questo modo si avrebbe un aumento della densità energetica fino a 10 volte superiore rispetto a quello delle batterie tradizionali. Il problema è che quando assorbe elettroni l’anodo in silicio si espande con il rischio di provocare danni piuttosto importanti. Ed è il motivo per cui le realtà che stanno sperimentando questa tecnologia stanno cercando un anodo composto da una quantità di silicio sufficiente per aumentare le prestazioni delle batterie ma senza comprometterne l’affidabilità. Huawei ha testato questa tecnologia nel suo Mate X5 con una batteria da 5060 mAh così come Honor nel suo Magic5 Pro utilizzando una batteria al silicio-carbonio che aumenta la capacità del 12,8%.
Batterie al litio-zolfo
Il problema principale delle batterie agli ioni di litio riguarda l’estrazione del cobalto (che risulta controversa anche perché avviene spesso, così denunciano le associazioni, in violazione dei diritti umani) e che la grafite è piuttosto rara. La soluzione proposta dalle batterie al litio-zolfo andrebbe a eliminare l’utilizzo di questi materiali divenendo un’alternativa più economica e sicura. Ma a oggi le sperimentazioni effettuate hanno portato a batterie poco durature per effetto del degrado del catodo. Sembrerebbe che l’azienda Zeta Energy, che ha prodotto quest’anno il primo lotto di queste batterie, sia riuscita a superare il problema realizzando batterie in grado di resistere a 2000 cicli di carica-scarica.