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Smartphone e batterie: alla ricerca del successore del litio

Gli smartphone e gli altri dispositivi del mondo tech hanno fatto molta strada negli ultimi anni e lo stesso vale per le batterie. Quelle al litio, al momento, sono le più comuni. Ma se i ricercatori stanno cercando alternative a questo materiale una ragione c'è.

Il problema: il litio non è per sempre

Tutto è ormai wireless, in rete, connesso e portatile ma l'elettricità serve sempre. E di solito sono proprio le batterie agli ioni di litio quelle che tengono in vita la maggior parte dei dispositivi come smartphone, tablet, auricolari, orologi da polso. Ma è ormai da tempo che i produttori avanzano un problema: le materie prime, come il cobalto o il litio, non sono risorse infinite e la domanda che se ne fa è sempre più alta. Insomma l'unica speranza sta nei ricercatori che si occupano si trovare un'alternativa per colmare l'incombente carenza del litio.

Le batterie al sodio devono essere calde

I ricercatori sono quindi a caccia di un materiale diverso tra quelli presenti nella prima linea della tavola periodica, utile per costruire nuove batterie. Una delle prerogative è che questo elemento abbia degli atomi il più leggeri possibile per risparmiare energia rispetto alla massa. Il paladino della speranza, finora, è il sodio.

Questo materiale ha proprietà simili a quelle del litio e quindi le stesse che portarono alla costruzione di batterie al sodio-zolfo circa 50 anni fa. Il problema nella vita quotidiana è questo: per avere delle buone prestazioni sarebbe necessaria una batteria al sodio capace di resistere a temperature di 300° per evitare ramificazioni degli anodi, vale a dire una sorta di corto circuito causato dal contatto tra gli elettrodi con conseguente surriscaldamento o addirittura esplosione. Vi ricorda qualcosa? Ma torniamo a noi: il sodio liquido, inoltre, è molto infiammabile e difficile da eliminare.

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La batteria potrebbe essere pericolosa. / © AndroidPIT

Lo sviluppo di batterie al sodio, che comunque sono sicure a temperatura ambiente, è iniziato molto tempo fa. Ma mantenendo la stessa struttura fisica delle batterie agli ioni di litio, per ora, non si è riusciti a raggiungere l'obiettivo perché per gli ioni più grandi non è stato trovato un catodo adeguato. Il fosforo potrebbe essere considerato un altro materiale potenzialmente adatto ma i prototipi in cui è stato utilizzato sono dovuti essere caricati molto lentamente - circa 7 ore o poco più per una batteria delle dimensioni di uno smartphone -. Non proprio al passo con i tempi diciamo. 

Al posto del sodio alcuni ricercatori stanno pensando al magnesio come materia prima per le future batterie. Il magnesio può rilasciare due elettroni alla volta utilizzati come anodi in forma pura. Ma qui il problema è un altro. La costruzione di tali batterie deve essere fatta chimicamente da zero e quindi le differenze con batterie al litio sono parecchie. Ma se questo problema fosse risolto il potenziale sarebbe enorme: una batteria di magnesio-zolfo avrebbe, teoricamente, quattro volte la densità energetica delle celle agli ioni di litio di oggi - ma solo per alcuni cicli di carica perché poi il sistema perde robustezza -. Sicuramente, su questo campo, non ci saranno progressi sostanziali in un futuro prossimo.

Ci sono però altri vantaggi che girano attorno alle batterie agli ioni di alluminio. La loro densità di energia di 40 W/kg è paragonabile alle vecchie batterie al piombo e a quelle dei moderni smartphone, tablet e altri dispositivi. Queste, però, riescono a garantire più autonomia, a resistere per più cicli di ricarica oltre a poter arrivare a caricare uno smartphone in un minuto. L'alluminio, inoltre, è anche economico. Ma ancora non sappiamo quando questo materiale sarà utilizzato a livello industriale.

Il litio ha ancora lunga vita

Ci vorrà ancora un po' prima che le batterie agli ioni di litio riescano a trovare un serio concorrente perché, in fondo, tutte le tecnologie attualmente al centro della scena devono ancora fare parecchia strada. E se è vero che la ricerca costa un sacco di soldi il litio è invece abbastanza economico. Inoltre la questione non è solamente quella di scacciare gli ioni di litio dal mercato ma anche quella di trovare un'alternativa flessibile e sicura tanto quanto quella presente ora. Il come rimane un aspetto, per ora, irrisolto. 

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