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Batterie e caricabatterie per cellulari, quale futuro?

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Batterie e caricabatterie per cellulari, quale futuro? FASTWEB S.p.A.
Una pellicola Wysips applicata sullo schermo di uno smartphone
Smartphone & Gadget
Qual è lo stato dell'arte nel campo delle batterie e dei caricabatterie per cellulari? Scopriamolo insieme

Sempre più simili a computer portatili. Ogni volta che si leggono le caratteristiche tecniche degli smartphone di ultima e ultimissima generazione, non si può fare a meno di pensare che questi dispositivi portatili stiano diventando sempre più potenti e capaci. Processori eight-core, RAM sempre più capienti (così come i supporti di archiviazione), obiettivi e sensori fotografici ancor più avanzati e affinati, connettività senza fili a larga banda. In sintesi, dei veri e propri "mostri" tecnologici che non sembrano conoscere limiti nello sviluppo.

Le note dolenti arrivano, tuttavia, quando si parla di batterie dei cellulari e, in particolare, della loro durata. In questo caso, lo sviluppo è andato incontro a un vero e proprio collo di bottiglia: la tecnologia attuale – basata sugli ioni di litio – sembra aver raggiunto il suo limite fisico. A fronte di dimensioni sempre più esigue, non si riesce più ad accrescere la capacità di ricarica delle batterie e non è raro rimanere con lo smartphone completamente scarico prima che la giornata finisca.

Per questo moltissimi centri di ricerca si stanno concentrando sulla tecnologia di ricarica e di accumulo del futuro. C'è chi, ad esempio, scommette tutto sul sempreverde silicio per realizzare batterie per cellulari che durino più a lungo. C'è chi si ingegna per sviluppare metodi di ricarica innovativi e alternativi e realizzare caricabatterie a portata di... piede.

Silicio mon amour

Se l'era del silicio per la produzione di processori e di altri componenti informatici stia per giungere al termine, dai laboratori di ricerca della Stanford University arrivano notizie che confermano quanto questo componente chimico sia versatile ed eclettico.

 

Un prototipo delle batterie per cellulari con anodo al silicio della Amprius

 

Il progetto dell'università statunitense è stato realizzato nei laboratori della Amprius, startup che cerca di creare batterie sempre più piccole e durature. Realizzando un anodo con nano-struttura al silicio, questi nuovi dispositivi sono in grado di erogare molta più energia (circa 700 Watt per ora per litro, contro i circa 400 Watt per ora per litro delle batterie odierne) e garantire una densità di accumulo maggiore (ovvero la quantità di energia che può essere accumulata in rapporto al volume). Questo ha permesso, nel corso dei test di laboratorio, di estendere la durata della batteria del 25%.

Come se non bastasse, la nuova struttura dell'anodo consente di contenere le dimensioni della batteria: rispetto a quelle oggi in commercio, la Amprius è ben quattro volte più piccola.

Caricabatterie a tutto sole

 

Ecco come funzionerà Wysips

 

Nella corsa verso nuove fonti energetiche con cui alimentare il proprio smartphone, un notevole passo in avanti è stato fatto grazie a un laboratorio di ricerca francese. La startup d'oltralpe SunPartner Group ha realizzato un prototipo di pellicola trasparente dotata di pannelli solari che permettono di tenere acceso lo smartphone stesso e, al contempo, di ricaricare la batteria per le ore notturne.

Wysips, questo il nome dato al progetto e al prototipo, è una pellicola che protegge lo schermo dello smartphone da graffi e, allo stesso tempo, estende la durata della batteria. Come? Grazie a dei pannelli fotovoltaici trasparenti che, una volta applicati sullo schermo, permettono di ricaricare le batterie dei cellulari mentre sono esposti alla luce del sole. Spessa meno di 0,5 millimetri, questa pellicola sfrutta la luce della nostra stella (o di qualsiasi altra fonte di luce, anche artificiale) per ricaricare lo smartphone senza inficiare la visibilità e la fruibiltà dello schermo stesso.

Ricariche al volo

 

Orb, il pad per la ricarica induttiva del Nexus 4 di Google

 

Una soluzione prospettata da Nokia e Google (per mezzo di LG, in quest'ultimo caso) è la ricarica senza fili. Il Nexus 4 commercializzato da Google e gli smartphone top di gamma di Nokia (la serie Lumia 9xx per intendersi) sono dotati di un caricabatterie opzionale che permette di ricaricare il proprio smartphone senza doverlo collegare a nessun cavo. Il principio alla base di questa tecnologia è quello della ricarica induttiva, che sfrutta i campi magnetici per trasferire l'energia elettrica dai pad di ricarica a dispositivi compatibili.

Un accessorio che può tornare utile quando non si ha troppo tempo da perdere: come ci insegnano le ormai celebri Leggi di Murphy, meno tempo si ha a disposizione, più se ne perde a cercare qualcosa che ci serve disperatamente. Grazie alla ricarica induttiva, invece, si potrà lasciare il caricabatterie sempre sul tavolo e, non appena la batteria sta per scaricarsi, basterà appoggiare il cellulare sopra al pad e attendere che il ciclo di ricarica si completi.

Ricariche flash

È di qualche giorno fa la notizia di una studentessa californiana che ha inventato un dispositivo capace di caricare le batterie dei cellulari in appena 30 secondi. Presentata nell'ambito dello Young Scientist Award dell'Intel International Science and Engineering Fair 2013, l'invenzione di Eesha Khare promette di rivoluzionare il mondo dei caricabatterie non appena troverà un'applicazione commerciale.

Il progetto, denominato Design and Synthesis of Hydrogenated TiO2-Polyaniline Nanorods for Flexible High-Performance Supercapacitors, ha margini di miglioramento ancora molto ampi. Per il momento è stato testato solamente su una lampada led e ha dimostrato di funzionare alla perfezione ma, viste le sue caratteristiche tecniche, non è da escludere che venga utilizzato anche in ambiti differenti rispetto a quello delle batterie per cellulari e altri dispositivi mobili. La sua capacità di "resistere" a ben 10.000 cicli di carica – le attuali batterie agli ioni di litio non vanno oltre i 1.000 – lo renderebbe perfetto nel campo delle auto elettriche.

Ricarica di corsa

 

Le ragazze del progetto Hermes, la scarpa che ricarica batterie per cellulari

 

Altra frontiera in via di esplorazione è quella della ricarica delle batterie sfruttando l'energia cinetica che produciamo camminando. Negli ultimi mesi sono stati presentati diversi progetti che, mettendo a frutto le proprietà "miracolose" dei cristalli piezoelettrici, riescono ad accumulare energia elettrica utile poi per ricaricare il proprio cellulare o losmartphone. Insomma, dei caricabatterie ambulanti, che hanno fruttato a un quartetto di studentesse liceali toscane un prestigioso premio del Ministero dell'Istruzione, dell'Università e della Ricerca.

Batterie flessibili

Il sogno di realizzare dispositivi elettronici pieghevoli e in grado di occupare poco spazio potrebbe ben presto diventare realtà. AmoGreentech, azienda sudcoreana specializzata nella produzione di batterie, antenne, display e altre componenti per dispositivi elettronici di ogni genere, ha realizzato, a cavallo tra fine 2016 e inizio 2017, i primi prototipi funzionanti di una batteria al litio perfettamente pieghevole.

L'azienda del sud-est asiatico ha mostrato alcuni esemplari della sua ultima creazione nel corso di un evento stampa tenutosi nell'aprile 2017. La batteria, che può essere ripiegata su sé stessa, compressa e accartocciata, è realizzata sulla base di un brevetto della stessa AmoGreentech ed è già in fase di produzione in alcuni stabilimenti in Corea del Sud e Cina. La sua commercializzazione dovrebbe avvenire tra il 2018 e il 2019 e inizialmente sarà disponibile come "batteria supplementare" nei formati da 42 mAh, 135 mAh, 650 mAh, 1.000 mAh e 2.000 mAh (questi i modelli che, al momento, hanno ricevuto le certificazioni di diversi enti internazionali).

 

La batteria pieghevole realizzata dal team sudcoreano

 

Le applicazioni future, però, dovrebbero essere altre. Oltre a poter essere impiegate in smartphone, smartwatch e altri dispositivi elettronici di questo genere, la batteria pieghevole potrebbe essere utilizzata per dispositivi medici da impiantare all'interno del corpo umano o in macchinari destinati a operare in condizioni ambientali poco favorevoli (nelle profondità degli oceani, ad esempio, o all'interno di ambienti molto caldi). Merito della particolare conformazione chimico-fisica della nuova batteria agli ioni di litio, capace di funzionare anche nel caso subisca danni o venga tagliata.

Come spiegato da Noh Seung-yoon, a capo del team di ingegneri che ha progettato e realizzato il prototipo di accumulatore, il "merito" per le caratteristiche viste sinora è da attribuire al peculiare rivestimento in nanofibra di carbonio che avvolge le celle agli ioni di litio. Questa, infatti, consente agli elementi di restare connessi anche in caso di torsione o taglio e di non esplodere (come può accadere, invece, con le batterie al litio oggi utilizzate) anche se gravemente danneggiate.

 

19 giugno 2013 (aggiornato il 2 giugno 2017)

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