Batterie, alla carica!!

Le batterie sono il vero e proprio tallone di Achille dei moderni smartphone e dispositivi simili. La carica dura sempre poco e le ricariche troppo. Ma la scienza sta cercando di migliorare la situazione. Vediamo insieme alcuni tra i più interessanti progetti per migliorare le prestazioni delle batterie.

Sarà di sicuro successo anche a voi: siete al bar e volete buttare un’occhio in Internet col vostro smartphone, per controllare la posta o le ultime notizie su Facebook o Twitter. Il bar ha una rete WiFi, quindi potete approfittarne. Tirate fuori il vostro telefonino, cominciate a navigare su Internet, ma proprio quando state per leggere quel “tweet” sul nuovo modello di Ferrari, lo schermo si spegne di colpo, e una piccola e mesta raggiera grigia comincia a ruotare al centro. Batteria scarica! E col fischio che il vostro smartphone si riaccende subito: preferisce farsi un sonnellino fino alla prossima ricarica… Anche perché oramai è un’utopia pensare di cambiare la batteria con una comprata dal tabaccaio, dato che quasi tutti i telefonini oggi hanno una batteria propria del modello, alcuni addirittura sigillata al loro interno…

È quasi paradossale: saranno parecchio avanzati sia gli smartphone che i tablet di questi tempi, coi loro schermini HD, i lettori di impronte digitali, antenne GPS, fotocamere intelligenti, ma tutti invariabilmente cadono sempre sulla stessa questione: la durata delle batterie. E gli episodi come quello appena citato sono sempre molto frustanti: che senso ha avere apparecchi così sofisticati a portata di mano, se poi la loro batteria, la loro principale fonte energetica, è così inaffidabile?

Quando compriamo un nuovo apparecchio elettronico a batteria, i produttori indicano sempre la possibile durata delle batterie installate. Ad esempio, in un nuovo telefonino potremmo trovare “120 ore in standby (cioè quando il telefonino è acceso ma non fa nulla) e 10 ore di chiamate”. Purtroppo spesso questi dati sono molto ottimistici, dato che ad esempio un iPod Touch impiegato in una connessione WiFi molto pesante, ad esempio per vedere un video su YouTube, si divora gli elettroni della batteria come fossero patatine. L’avviso di batteria scarica può arrivare anche dopo 1 o 2 ore. Dopo le quali bisogna aspettarsi da un momento all’altro lo spegnimento dell’apparecchio. Una spada di Damocle, se è in corso una attività “seria” (ad es: una transazione monetaria, una videoconferenza…).

Per rendere i nostri apparecchi meno “affamati” di energia, possiamo adottare alcune soluzioni pallative: ad esempio calare la luminosità del display, disattivare alcune connessione se non le usiamo (WiFi, BlueTooth, GPS…), diminuire il tempo in cui il dispositivo entra in risparmio energetico. Ma non sempre queste azioni sono possibili, e non risolvono comunque il problema di fondo: i produttori di batterie non possono far di meglio?

Una soluzione può essere cambiare i materiali di costruzione delle batterie. Ad esempio si è provato a usare come elettrolita materie quali Potassio o polimeri di Litio, o LiPo, due sostanze che garantiscono rispettivamente più cicli di carica-scarica e una notevole potenza elettrica con dimensioni ridotte. Purtroppo queste batterie sono costose e piuttosto pericolose (il potassio è velenoso, può esplodere a contatto con l’acqua o in certi caso anche con l’aria ed è corrosivo. Anche le LiPo possono scoppiare, se sovraccaricate) e sono rimaste relegate ad ambiti specialistici (es.: modellismo). Ma per i dispositivi mobili, la scienza sta sviluppando progetti interessanti.

Una delle ricerche più promettenti riguarda i nanofili di Silicio. I nanofili di Silicio sono dei sottilissimi fili di Silicio, così chiamati perchè le loro dimensioni si misurano in nanometri, cioè un miliardesimo di metro. In altre parole, un nanofilo è spesso un millesimo lo spessore di un foglio di carta! Questi sottili fili vengono usati come Anodi nelle batterie Li-ion, e permettono di aumentare enormemente la durata della batteria – per un PC portatile si ipotizzano anche 20 ore di durata – e anche di calare drasticamente i tempi di ricarica: solo 10 minuti di ricarica per ripristinare completamente queste batterie. Le prime ricerche sono state avviate nel 2007 dall’università di Stanford, California, ma tuttora stanno proseguendo, a causa delle difficoltà e delle sfide che il progetto comporta.

A proposito di nanotecnologie, all’università dell’Illinois stanno studiando, dall’Aprile 2013, batterie che riescono contemporaneamente a durare di più e metterci meno tempo a ricaricarsi, grazie a particolari procedimenti costruttivi: anodo e catodo sono costituiti da sottilissime lamine di metallo che possono combinarsi tra loro. Anche qui si parla di misure in nanometri. Tra le lamine viene spalmato l’elettrolita, creando così un blocco uniforme in cui le cariche scorrono rapidamente tra anodo e catodo, grazie alla loro estrema vicinanza. Le batterie così realizzate sono 1000 volte più veloci a ricaricarsi e sono 30 volte più piccole delle normali batterie. Essendo anche questa una novità realizzata in laboratorio, prima di arrivare alla produzione in serie ci sono problemi logistici e di sicurezza da affrontare, ma i ricercatori che si occupano del progetto contano di rendere disponibile al pubblico questa tecnologia molto presto.

In futuro però potremo anche fare a meno del caricabatterie o addirittura delle batterie stesse, grazie all’energia solare. Già in passato sono apparsi caricabatterie funzionanti ad energia solare e un telefonino Samsung, il Blue Earth, che presenta sul retro un pannello solare per ricaricare la batteria anche durante l’uso. Ma la ricerca va oltre: sono infatti in preparazione sottili fogli di plastica flessibili che si comportano come celle fotovoltaiche, e possono tenere carica la batteria continuamente, anche durante le telefonate o comunque in generale.

In ogni caso, bisogna augurarsi che queste ricerche diano ottimi risultati: oggi si può dire che siamo in un mondo che va “a batteria”, a causa dei numerosi dispositivi portatili in nostro possesso, e l’immagine di una pila vuota sul loro schermo è uno spettacolo del quale dovremo farne sempre più a meno.

Qualche sito di riferimento:
-Batterie a nanofili di Silicio:
http://en.m.wikipedia.org/wiki/Nanowire_battery

-Batterie a lamine:
http://www.bbc.co.uk/news/technology-22191650

-Celle solari flessibili:

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