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Ecco perché le batterie agli ioni di litio degradano nel tempo

20 Aprile 2015 41

Tutti sappiamo che le batterie agli ioni di litio, per quanto performanti, con il passare del tempo perdono parte della loro capacità. Il numero di cicli di carica è il fattore determinante: in genere quelle di smartphone e tablet "resistono" intorno ai 500-600 cicli prima di subire deterioramenti tangibili, ma è un processo progressivo che avviene già da subito. Gli scienziati del PNNL (Pacific Northwest National Laboratory, USA) hanno deciso di esaminare il problema più da vicino - molto più da vicino: osservando una batteria in carica attraverso un microscopio, sono riusciti a determinare le cause esatte.

Sono diversi i fenomeni chimici e fisici che contribuiscono al degrado di una batteria. Per cominciare, lo stress fisico del passaggio di corrente crea delle piccole crepe sull'elettrodo; inoltre, ogni ciclo di carica determina la fuoriuscita di piccole parti di litio dalle celle. Questo materiale si trova quindi in una posizione fisica in cui non è più in grado di contribuire al mantenimento della carica. Infine, abbiamo la creazione di un sottilissimo strato di materiale solido sugli elettrodi, una sorta di "sporcizia" che ne diminuisce sempre di più l'efficienza. Il materiale è conosciuto con la sigla di SEI (Solid-Electrolyte Interphase), ed è una scoria prodotta proprio dall'interazione tra gli ioni di litio e l'elettrodo.

A quanto pare, questi fenomeni di deterioramento sono fisiologici, e non possono essere aggirati in alcun modo. L'unica soluzione sarebbe sostituire il litio con altri metalli; i candidati principali sono magnesio, rame e alluminio, ma il lavoro per renderli efficienti come il litio è ancora molto lungo.


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Commenti

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Yellowt

Eh già, nel momento in cui la ruota di gomma è stata inventata dicolpo tutte le ruote sono diventate così. E i costruttori di ruote di legno non si sono neanche opposti. E le fabbriche per costruire le ruote in gomma si sono costruite in una notte e tutti vissero felici e contenti. -_-

Svasatore

Evoluzione = camera d'aria tubeless. Gomme senza aria = batteria super mega migliore.
Il passaggio dalla ruota in legno alla gomma è durato giusto il tempo di scoprire quest'ultima....

Yellowt

Visto che mi parli di ruote, il passaggio da quelle di legno a quelle di gomma cos'è? E quello seguente dalle ruote di gomma a quelle cave a pressione con camera d'aria prima e tubeless dopo?

Svasatore

Ma no guarda che hai proprio sbagliato...e sbagli anche quando mi dai del limitato.
Se fossimo come te invece ci sarebbero tanti sogni e pochi fatti.

La questione delle batterie è una bufala, mi dispiace per te ma non esisteranno nei prossimi anni batterie grandi come una monetina che contengano migliaia di ampere.

Così come non esisterà la cura miracolosa del cancro.
Ma su entrambi i settori ci saranno continue evoluzioni migliorando di anno in anno.
Lo sai che le ruote per le auto sono praticamente identiche da 50 anni eppure sembra che ogni tanto qualcuno voglia sostituire la gomma utilizzata...ma non succede, invece capita una costante evoluzione nella mescola.

Yellowt

Che per te sia ovvio una volta che qualcun altro ci ha pensato non ne avevo dubbi...
Comunque mi hai stancato, mi sembri quelli che negli anni 50 prendevano in giro quelli che "credevano di vivere su un libro di fantascienza perchè volevano andare sulla luna". O quelli che pensavano che i telefoni avrebbero sempre funzionato col filo ma che avremmo avuto fili più lunghi per andare in giro.
meno male che al mondo non tutti sono "limitati" nella visione come te altrimenti saremmo all'età della pietra.

Yellowt

Va beh, libero di crederla come ti pare ma prima che qualche genio mettesse l'acqua o la carne sul fuoco, gli umani pensavano che esistesse solo quella fredda e la carne cruda.
Iperstudiate da colossi? vivi nel mondo delle favole? Vallo a spiegare a musk e a spacex che punta a tagliare del 99% i costi per andare in orbita. Secondo la tua teoria non ci riuscirà perchè prima di lui ci hanno provato i colossi russi e la nasa? -_-

Gli esempi che ti ho messo sono tutti casi scuola di innovazioni radicali che hanno reso obsoleto e inutile tutto ciò che c'era prima ( motori a parte ). Posso comunque capire che non tutti riescono a vedere più in la del proprio naso...

Svasatore

Ma che esempi sono? Mancava che inserissi il fuoco o l'acqua calda!!!
Armi convenzionali ahahahah si perchè nessuno stava studiando il modo di lancire un proiettile, o gli aerei a reazione no tranquillo era normale che andassero massimo a 400 km/h nessuno si sarebbe immaginato mach 2 o 3.
Ma dai si serio, quelle sono state rivoluzioni come la ruota.
L'evoluzione è un'altra cosa. Ti faccio un esempio: 30 anni fa un motore a benzina da 2000cc arrivava a 130 cv consumando una vagonata, ora raddoppia la potenza e consuma quasi la metà. (numeri csuali ma che esprimono il concetto).
Le batterie subiranno lo stesso percorso come ci dimostra la storia, poichè sono state iper studiate da colossi con fior fiore di investimenti ma nessuno ha aperto mai il cilindro magico mostrando una rivoluzione.

Yellowt

Studiare un po di storia?
Negli anni 80 si profetizzava un crollo del mercato delle telecomunicazioni per scarsità di rame. Arrivata la fibra del rame si poteva fare a meno. Di esempi così è pieno e ogni volta la gente lungimirante ci arrivava subito, quelli col prosciutto sugli occhi dicevano che era impossibile.
Il cavallo contro il carro armato/automobile, le armi convenzionali contro quelle non convenzionali, i telefoni fissi contro i mobili, la benzina col diesel prima e con il metano/gpl dopo, gli aerei a elica contro quelli a reazione, le candele contro l'elettricità, i trasporti navali contro quelli aerei.
E ce ne sarebbero altre mille. Altrimenti oggi avremmo dei bellissimi treni che consumano pochissimo carbone e cavalli selezionati geneticamente per correre più in fretta.

Chevlan

Perciò preferisco una batteria removibile. Con 15-20€ al max dopo un paio d'anni la si cambia, e comodamente a casa.

Svasatore

Grazie e buona giornata anche a te.
Che sia pubblicato su questo blog non è automatico di serietà. Sono svariati i motivi per cui si pubblica una notizia.
Comunque se stai attento di notizie sulle batterie nuove ne escono una al mese e da sempre...guarda caso però nessuna fino ad ora non è andata a termine.
Se non ci credi potrai farti tu stesso i conti e vedere a chi credere se a quel pazzo che scriveva baggianate o agli articoli sulle batterie, devi solo aspettare qualche anno.

Svasatore

Quella è evoluzione, tant'è vero che ogni step migliorava di un poco la precedente.
L'esatto contrario di quello che sostieni tu.
Essere a favore della ricerca non vuol dire essere dei sognatori.

Marcomanni

Ci sono già batterie molto più performanti di quelle che utilizziamo ora nei nostri cellulari in commercio per quel poco che ne so come le lifepo4. Non le vendono semplicemente perchè rischi ti esploda in mano. E chissà quante altre mille complicazioni prima che una tecnologia possa diventare di uso comune.

Poi ricordiamoci che il prodotto lo devi anche vendere al pubblico. L'italiano pare che la batteria al litio la compri... ma ad un popolo che ha votato due volte no al referendum sull'energia nucleare io avessi un azienda ad esempio avrei taaaaaanta paura a proporgli un nuovo prodotto su cui ho investito parecchi soldi. Rischio di rimanere sullo scaffale.

Svasatore

E' sempre stato così? Ma dove? Salvo rarissimi casi e alcuni brevetti che si inseriscono in una struttura nota, non esiste questa cosa. Solo tanta evoluzione.

ghidoit90

dai ahah avete capito adesso perché escono tutti device in alluminio??

Maurizio Mugelli

ovvio, altrimenti sarebbe una catena di montaggio e non una ricerca... ricerca implica la possibilita' di fallimento.
pero' dire che i ricercatori "parlano a vanvera" e che sono tutti truffatori soltanto perche' non tutte le ricerche sono commercializzabili mi sembra assurdo e luddismo puro.

Johnny

Credo intendesse che il passaggio tra sviluppo e commercializzazione non è immediato come molti credono.

robix92

basterebbe avere una "corrente elettrica a 100 ottani" che lubrifica tutto, ogni 20 cicli ci dai un giro di quella e via... XD

robix92

facciamo xperia z84, lo z20 è dietro l'angolo :P

Giuliano

Ma che stai dicendo? guarda che in molti smartphone, sopratutto quelli di fascia alta la batteria integrata non la cambi girando due viti, poi se la gente e cosi "fessa" da andare a comprare una batteria in uno store fisico e pagarla il doppio e un problema loro, io me la ordino online e me la faccio arrivare comodamente a casa ed essendo rimovibile la cambio in dieci secondi senza sbattimenti o preoccupazioni varie, spiegami perche dovrei preferire un device con batteria integrata?

Yellowt

Certo che arriverà il genio con un'idea disruptive per cui tutto quello che c'era prima sarà preistoria. è sempre stato così, le batterie non faranno differenza.
Magari sarà il concetto stesso di batteria a sparire in favore delle celle a combustibile con combustibili liquidi. Oppure le spugne di grafene.
Le batterie sono andate lentamente finchè non sono arrivate le auto. Ora gli investimenti ci sono e non passeranno 5 anni prima del prossimo salto.
Io scommetto su Musk

Yellowt

Gli stesso che hanno fuori portata lo svitare due viti per cambiare una batteria sono gli stessi che la batteria la comprano nei negozi fisici dove di certo non costa 20 euro "originale".

Maurizio Mugelli

mi spieghi cos'e' la "naturale innovazione", una legge di natura? le batterie si innovano da sole senza nessuno che faccia ricerche in laboratorio?
secondo te come si e' creato il passaggio dalle batterie a carbone a quelle alkaline, per selezione naturale o in laboratorio?
da alkaline a nikel?
da nickel a litio?
le ricerche attuali sono soltanto un prosieguo di quelle, solo certi tecnofobi ci vedono quale non saprei complotto.

Svasatore

Sì ma il cuoco non utilizza un forno a 1000 gradi presente solo in una cucina laboratorio, oppure non sperimenta un piatto che dopo 5 secondi diventa immangiabile.
Le batterie esistono da più di 100 anni e l'evoluzione c'è ma è lenta e costante. Se tu pensi che possa arrivare il genio con l'innovazione stai fresco...credici.
Scommettiamo quello che vuoi che le batterie rimarranno così come sono a parte la naturale innovazione?
D'altronde un 10% in 2 anni di perdita di capacità è ottimo.

Giuliano

Che in italia fanno? ci devi aggiungere anche il tempo / costo per portare il telefono da loro e in caso per andarlo a riprendere ;)

Maurizio Mugelli

se prima non la crei in laboratorio cosa vendi? pensi che per fare una nuova ricetta un cuoco non ne provi prima un centinaio di "quasi buona ma non abbastanza"?

Svasatore

È dimostrato che dopo 2 anni calano circa del 10%. Fai prima a cambiare dispositivo per altro.

Giuliano

Guarda che per molti modelli si trovano originali anche a meno di 20 euro ;) allo stesso modo sostituire una batteria integrata e fuori portata per la maggior parte degli utenti, io se e "possibile" preferisco sempre una batteria che posso sostituirmi da me ;)

Svasatore

Io invece credo che molti parlino a vanvera. E creare una batteria funzionante in laboratorio non è la stessa cosa del venderla.

Maurizio Mugelli

ovvio, il primo che riesce a creare una batteria capace di battere il litio per densita' energetica e semplicita' produttivo ha in pugno il mondo.
comunque nello specifico il problema di quelle batterie all'alluminio e' la densita' energetica - in teoria un atomo di alluminio puo' "cedere" tre elettroni contro il singolo elettrone del litio, questo lo renderebbe enormemente superiore al litio per le batterie.
nel caso specifico invece riuscivano a sfruttare un singolo elettrone pure per l'alluminio, perdendo quindi tutto il vantaggio (ed essendo l'alluminio molto piu' peso del litio a pari volume quindi andando totalmente in passivo di efficienza/peso)

Domenico D'Apice

"rame e alluminio, ma il lavoro per renderli efficienti come il litio è ancora molto lungo"
Veramente settimana scorsa proprio su questo blog avete pubblicato l'articolo sulle baterie in alluminio che si caricano i 5 minuti. Secondo me hanno tutti nel cassetto i loro bei brevetti con valide alternative ma non conviene a nessuno tirarli fuori...

Dino95

le batterie in alluminio o grafene le troveremo su Sony Z20 LG G 18 Samsung S 25 e Iphone 46

Pantheon

Vogliamo le batterie al grafene, datevi una mossa!

Ciro Esposito

Ho i miei dubbi che tra due anni quando la batteria si sarà deteriorata (e forse con un S8 in commercio) sarà ancora così.
Cmq penso si sia capito che preferisco uno smartphone con batteria removibile XD

Maurizio Mugelli

sporcizia sugli elettrodi? come con le candele, spazzola d'acciaio e via...

Yellowt

Samsung per s6 ad esempio fa pagare 45 dollari per la sostituzione in giornata e fanno tutto loro. Prezzo giusto e onesto.

Ciro Esposito

ma anche 40€ e cmq risparmieresti e avresti una batteria NUOVA!

Luca Trinchero

Per farti cambiare il telefono prima, per renderlo strutturalmente + robusto

Yellowt

Sto immaginando la qualità della batteria che hai comprato -_- le originali costano mediamente 25-30 euro. Le originali eh, non le copie cinesi che ci sono sulla baia
E comunque con un pelo di manualità si cambiano in casa anche quelle non rimovibili

Ciro Esposito

Sicuramente non te la regalano, ma la puoi sostituire da solo senza mandare lo smartphone in assistenza. Ho sostituito la batteria del mio S3 con soli 9€

Yellowt

Già perchè la batteria rimovibile te la regalano quando la devi cambiare una volta consumata...

McGremin

ed ecco spiegato perchè alcuni produttori preferiscono fare dispositivi con la batteria non removibile.
600 cicli di ricarica infatti non coprono nemmeno due annetti,poi o spendi soldi per far sostituire la batteria o li spendi per un nuovo terminale.
qualche tempo fà ho sorriso quando motivavano questa scelta dicendo che era questione di design...

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