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Le batterie al litio stanno assumendo un'importanza sempre maggiore. La maggior parte dei dispositivi che utilizziamo quotidianamente (smartphone, tablet, computer portatili) e che usiamo per svago (console portatili, hoverboard) hanno al proprio interno una batteria che ne permette l'utilizzo. E per questo motivo aziende e università portano avanti ricerche e studi per migliorare la sicurezza e l'autonomia delle batterie. Soprattutto sul primo punto le aziende stanno investendo pesantemente, anche a causa dei problemi che hanno interessato alcuni modelli di smartphone (il Galaxy Note 7 su tutti) e di hoverboard. Se le batterie non sono realizzate alla perfezione o si riscaldano troppo, c'è il rischio che esplodano e che prendano fuoco, mettendo a rischio l'incolumità delle persone. Grazie alle scoperte scientifiche degli ultimi anni, questo problema dovrebbe essere quasi completamente risolto: negli ultimi modelli sono integrati dei sensori che tengono sotto controllo la temperatura, il voltaggio delle batterie e che spengono il dispositivo in caso di pericolo.
La ricerca scientifica va avanti anche su altri fronti. Le batterie non sono utilizzate solamente per dispositivi piccoli come smartphone e tablet, ma sono integrate anche all'interno di scooter e automobili elettriche. In questi casi la batteria è molto più potente e per ricaricarla completamente sono necessarie molte ore. Le aziende stanno cercando di sviluppare dei nuovi sistemi per la ricarica veloce in modo che il mercato delle automobili elettriche possa iniziare a crescere. Altri due problemi che si dovranno risolvere al più presto riguardano la durata delle batterie e la sostenibilità. Nel primo caso è necessaria una migliore ottimizzazione tra la parte hardware e software del dispositivo, mentre per quanto riguarda la sostenibilità si sta cercando di ritardare il decadimento delle prestazioni della batteria.
La sicurezza prima di tutto
Dopo i problemi che hanno colpito il Galaxy Note 7, le aziende hanno aumentato gli investimenti per migliorare la sicurezza delle batterie. Il problema, infatti, non riguarda solamente Samsung, ma tutte le aziende hanno avuto dei malfunzionamenti che hanno portato all'esplosione dei dispositivi. Negli ultimi anni la ricerca scientifica ha ridotto al minimo le possibilità che una batteria al lito prenda fuoco, ma in alcuni casi può succedere. Una delle soluzioni per risolvere questo problema è stata quella di inserire all'interno delle batterie alcuni chip che monitorano il voltaggio e la temperatura: in caso di valori anomali il dispositivo si spegne automaticamente.
L'Università del Maryland insieme ai laboratori di ricerca dell'esercito statunitense hanno scoperto che per diminuire la probabilità di esplosione è necessario utilizzare un elettrolita differente rispetto a quello presente nelle batterie a litio. La scoperta effettuata dai ricercatori permette di ricaricare in tutta sicurezza le batterie, anche se per il momento c'è un problema legato alla potenza e ai cicli di ricarica. I prossimi anni saranno fondamentali per migliorare questo sistema.
Altra valida alternativa è integrare un liquido ritardante all'interno delle batterie al litio. Quando la temperatura raggiunge dei valori troppo elevati e la batteria potrebbe prendere fuoco, entra in azione il liquido che blocca qualsiasi tentativo di incendio.
Ricarica rapida, finalmente ci siamo
Gli smartphone che supportano la ricarica veloce impiegano poco più di un'ora per ricaricare completamente la batteria. Un tempo tutto sommato accettabile, ma che le aziende hanno intenzione di diminuire. L'obiettivo è trovare un nuovo sistema di ricarica veloce che possa essere utilizzato anche per le automobili elettriche. Il problema principale dei veicoli a trazione elettrica è proprio la ricarica delle batterie. Per avere un'autonomia sufficiente per effettuare un viaggio abbastanza lungo è necessario ricaricare la batteria per la almeno 3-4 ore. Un tempo troppo elevato affinché gli utenti abbandonino le automobili a benzina. Ma il futuro potrebbe essere roseo. Toshiba e Samsung hanno creato delle batterie che utilizzano dei materiali che permettono di abbattere i tempi di ricarica. Il colosso giapponese ha annunciato la Super Charge ion Battery, una tecnologia che permette di avere un'autonomia di 320 chilometri con soli sei minuti di ricarica. Si dovrebbe vedere in commercio dal 2019. Il sistema brevettato da Samsung, invece, è pensato soprattutto per gli smartphone e dovrebbe permettere di ricaricare i dispositivi in poco più di dieci minuti. La ricarica rapida non è più un sogno.
Aumentare la capacità delle batterie
Gli smartphone hanno orami delle batterie standard. La maggior parte dei dispositivi integra delle pile da 3000mAh o poco più grandi. Questo tipo di batterie al litio garantisce un'autonomia di circa un giorno e nonostante gli sforzi fatti dalle aziende per migliorare l'ottimizzazione tra parte hardware e software non si riesce a fare meglio. Il problema riguarda lo spazio a disposizione: per non aumentare le dimensioni dello smartphone si cerca di inserire delle batterie sempre più piccole. Per questo motivo i ricercatori stanno cercando di utilizzare dei nuovi materiali per aumentare la capacità delle batterie mantenendo la stessa dimensione.
Sostenibilità
Le batterie al litio hanno un numero prefissato di cicli di ricarica. Dopo i primi 300-400 cicli, le batterie iniziano a perdere la loro capacità ed è necessario sostituirle se si vuole avere un dispositivo ancora performante. Lo smaltimento delle batterie al litio non è così semplice, si tratta di materiali che non possono essere riciclati. Alcune scoperte scientifiche effettuate negli ultimi anni hanno permesso di rendere sostenibili questo ti po di batterie. Alcuni ricercatori dell'Università di Tokio e di Osaka hanno utilizzato dei materiali speciali che hanno permesso alle batterie di mantenere una capacità di 1200mAh per oltre 800 cicli di ricarica, il triplo rispetto alle pile presenti sul mercato. Un risultato analogo è stato raggiunto anche da una ricerca dell'Università della California. Ora bisognerà solamente aspettare che queste batterie al litio vengano lanciate sul mercato.
Cosa bisogna aspettarsi nei prossimi anni
Il 2017 è stato un anno importante per il mondo delle batterie al litio. Ma i prossimi saranno ancora più decisivi. Le auto elettriche conquisteranno una fetta di mercato sempre più importante e lo stesso accadrà alle e-bike. E le batterie dovranno garantire un'autonomia sempre maggiore e tempi di ricarica minori. Gli investimenti delle aziende continueranno ad aumentare, nella speranza di trovare la batteria inesauribile.
31 dicembre 2017
