Da decenni il tallone d’Achille degli smartphone è sempre lo stesso: la batteria. E non importa quanto sia potente il processore o quanto sia nitido il display. Prima o poi, arriva il momento in cui appare la notifica di batteria scarica.
Tuttavia, una nuova tecnologia sviluppata dal gruppo Volkswagen potrebbe cambiare presto questo scenario, promettendo un’autonomia quasi doppia rispetto agli standard attuali. Merito di una scelta un po’ drastica, ma molto impattante: eliminare uno dei componenti fondamentali della batteria stessa, l’anodo.
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Come funziona una batteria tradizionale
Per capire la portata di questa innovazione, facciamo un piccolo passo indietro. Una batteria agli ioni di litio, quella che si trova in quasi tutti gli smartphone moderni, funziona attraverso tre elementi principali: un anodo, un catodo e un elettrolita.
Durante la ricarica, le particelle cariche migrano dal catodo attraverso l’elettrolita fino all’anodo, dove si accumulano in attesa di essere utilizzate. Quando il telefono è in uso, questo flusso si inverte: le particelle scorrono dall’anodo attraverso il dispositivo e ritornano al catodo, alimentando ogni funzione dello schermo, della fotocamera e della rete. Un ciclo continuo, ma con limiti fisici ben definiti.
L’intuizione del gruppo Volkswagen
L’idea alla base della batteria senza anodo sembra andare contro i principi stessi dell’elettrochimica: come può esistere una batteria priva di anodo?
La risposta sta in un componente chiamato current collector, ovvero un collettore di corrente, un sottile foglio metallico che non esiste come anodo permanente, ma che ne assume temporaneamente la funzione durante la ricarica, accumulando particelle cariche, per poi dissolversi funzionalmente durante la scarica.
In sostanza, l’anodo non viene costruito in fabbrica, ma si forma e si disfa ad ogni ciclo. Per questo motivo sarebbe più preciso definirle batterie ad anodo temporaneo, anche se la denominazione anode-free è ormai entrata nel linguaggio tecnico del settore.
I vantaggi concreti: più energia, meno peso
Il beneficio più immediato di questa architettura è la densità energetica. I prototipi realizzati finora hanno raggiunto circa 1.270 Wh/L, un valore che si confronta con il tetto attuale delle migliori batterie agli ioni di litio, fermo intorno ai 700 Wh/L. In altre parole, significa quasi il doppio dell’energia nello stesso volume e, tradotto in termini pratici, uno smartphone che oggi dura una giornata e mezza potrebbe arrivare a tre, senza aumentare le dimensioni del dispositivo.
A questo si aggiunge un secondo vantaggio, spesso sottovalutato: la semplificazione del processo produttivo. Eliminare la fase di produzione dell’anodo in litio significa ridurre i costi di fabbricazione, diminuire il peso complessivo della cella e rendere le batterie fisicamente più sottili.
C’è un problema tecnico da affrontare
Se i numeri sembrano promettenti, c’è un ostacolo tecnico che al momento impedisce qualsiasi applicazione commerciale. Il processo di formazione e dissoluzione dell’anodo temporaneo non è infatti perfetto, perché lascia depositi di litio sulla superficie del collettore di corrente, distribuiti in modo irregolare.
Con il passare dei cicli di ricarica, questi residui riducono progressivamente la capacità effettiva della batteria. Peggio ancora, favoriscono la formazione di dendriti, strutture cristalline di litio che crescono in modo incontrollato e possono danneggiare fisicamente la cella, compromettendone la sicurezza.
È proprio questo il punto critico su cui i ricercatori devono ancora lavorare, non essendo affatto un problema marginale, ma un difetto intrinseco al meccanismo stesso della tecnologia. Finché non si trova un modo per rendere stabile e uniforme la deposizione del litio, le batterie senza anodo rimarranno confinate ai laboratori.
Quando arriveranno sugli smartphone?
Al netto di tali problemi tecnici, è molto difficile capire quando le nuove batterie arriveranno sugli smartphone. Secondo i principali esperti del settore la tecnologia è ancora nelle sue fasi iniziali. Le stime più ottimistiche parlano di almeno cinque anni prima che le batterie senza anodo possano entrare in produzione su larga scala, e c’è chi ritiene anche questa previsione eccessivamente rosea.