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Mentre smartphone, case intelligenti e persino dispositivi indossabili intelligenti stanno diventando sempre più avanzati, sono ancora limitati dal consumo energetico. La batteria non riesce a stare al passo con lo sviluppo dell'elettroncia. Ma siamo sull'orlo di una rivoluzione.

Le grandi aziende tecnologiche e automobilistiche sono fin troppo consapevoli dei limiti delle batterie agli ioni di litio. Mentre i chip e i sistemi operativi stanno diventando più efficienti per risparmiare energia, stiamo ancora guardando solo uno o due giorni di utilizzo su uno smartphone prima di doverlo ricaricare.

Anche se potrebbe passare un po 'di tempo prima che tra i nostri telefoni abbiano una batteria con una settimana di vita, lo sviluppo procede bene. 

Vediamo quali sono le principali tecnologie in via di sviluppo

Modulazione asimmetrica della temperatura

La ricerca ha dimostrato un metodo di ricarica che ci avvicina alla ricarica estremamente rapida, XFC, che mira a fornire 350 chilometri di autonomia in circa 10 minuti con una ricarica di 400 kW. Uno dei problemi con la ricarica è la placcatura Li in batterie, quindi il metodo di modulazione asimmetrica della temperatura si carica a una temperatura più alta per ridurre la placcatura, ma limita i cicli a 10 minuti, evitando la crescita di elettroliti-interfase solidi, che può ridurre la durata della batteria. È stato riferito che il metodo riduce il degrado della batteria consentendo al contempo la ricarica XFC.

La batteria a sabbia ha una durata tre volte maggiore

Questo tipo alternativo di batteria agli ioni di litio utilizza silicio per ottenere prestazioni tre volte migliori rispetto alle attuali batterie agli ioni di litio in grafite. La batteria è ancora agli ioni di litio come quella presente nello smartphone, ma utilizza silicio anziché grafite negli anodi.

Gli scienziati dell'Università della California Riverside si sono concentrati sul nano silicio per un po ', ma si è degradato troppo rapidamente ed è difficile da produrre in grandi quantità. Usando la sabbia può essere purificato, polverizzato, quindi macinato con sale e magnesio prima di essere riscaldato per rimuovere l'ossigeno con conseguente silicone puro. Questo è poroso e tridimensionale che aiuta nelle prestazioni e, potenzialmente, nella durata delle batterie. 

Catturare energia dal Wi-Fi

Mentre la ricarica induttiva wireless è comune, essere in grado di catturare energia dal Wi-Fi o da altre onde elettromagnetiche rimane una sfida. Un team di ricercatori, tuttavia, ha sviluppato una rectenna (antenna per la raccolta di onde radio) che solo pochi atomi pensano, rendendola incredibilmente flessibile.

L'idea è che i dispositivi possano incorporare questa rectenna a base di bisolfuro di molibdeno in modo che l'alimentazione CA possa essere raccolta dal Wi-Fi nell'aria e convertita in CC, sia per ricaricare una batteria sia per alimentare direttamente un dispositivo. Ciò potrebbe essere una scoperta straordinaria soprattutto in ambito medico, dove dispositivi "indossabili" o addirittura presenti all'interno del corpo del paziente, come i pacemaker, potrebbero alimentati senza la necessità di una batteria interna (più sicura per il paziente) o dispositivi mobili che non devono essere collegati a un alimentatore per essere ricaricati.

Ioni di litio a stato solido

Le batterie a stato solido tradizionalmente offrono stabilità ma a costo di trasmissioni di elettroliti. Un articolo pubblicato dagli scienziati Toyota scrive dei loro test su una batteria a stato solido che utilizza conduttori superionici al solfuro. Tutto questo significa una batteria superiore.

Il risultato è una batteria che può funzionare a livelli di supercondensatore per caricarsi o scaricarsi completamente in soli sette minuti, rendendola ideale per le auto. Essnedo allo stato solid,  significa anche che è molto più stabile e più sicuro rispetto alle batterie attuali. L'unità a stato solido dovrebbe anche essere in grado di funzionare a partire da meno 30 gradi Celsius e fino a cento.

Batterie alimentate a urina

La Bill Gates Foundation sta finanziando ulteriori ricerche del Bristol Robotic Laboratory che ha scoperto batterie che possono essere alimentate dall'urina. È abbastanza efficiente per caricare uno smartphone che gli scienziati hanno già messo in mostra. Ma come funziona?

Usando una cella a combustibile microbica, i microrganismi prendono l'urina, la scompongono e producono elettricità.

Batterie agli ioni di sodio

Gli scienziati giapponesi stanno lavorando a nuovi tipi di batterie che non richiedono litio come la batteria dello smartphone. Queste nuove batterie useranno il sodio, uno dei materiali più comuni sul pianeta piuttosto che un litio raro - e saranno fino a sette volte più efficienti delle batterie convenzionali.

La ricerca sulle batterie agli ioni di sodio è in corso dagli anni ottanta nel tentativo di trovare un'alternativa più economica al litio. Usando il sale, il sesto elemento più comune sul pianeta, le batterie possono essere rese molto più economiche. La commercializzazione delle batterie dovrebbe iniziare per smartphone, auto e altro nei prossimi 5-10 anni.