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TECH-FOCUS
ENERGY HARVESTING
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- ELETTRONICA OGGI 469 - APRILE 2018
Lucio Pellizzari
Le ultime novità cambiano il concetto di batteria e arrivano a
escluderla grazie a dispositivi di harvesting sempre più efficaci
nel raccogliere l’energia solo quando serve e quanto basta
ENERGIACON
OSENZALEBATTERIE
evoluzione tecnologica
delle batterie è oggi alle
prese con la tentazione
di preferire materiali elastici,
flessibili e persino liquidi che
consentano di realizzarle con
ogni forma plastica e perciò
geometricamente adattabili nei
moderni prodotti elettronici.
In questa scelta si nasconde
lo svantaggio che si tratta di
materiali volatili che perciò si
deteriorano proprio perché
immagazzinano energia e per-
tanto dopo molti cicli di cari-
ca e scarica peggiorano nelle
prestazioni. Al contrario, se si
scelgono materiali più solidi e ingombranti si
possono realizzare celle energetiche robuste
che durano più tempo e sopportano meglio le
condizioni ambientali soprattutto in termini di
temperatura e umidità. C’è poi chi spinge per
incorporare in ogni batteria anche il circuito di
ricarica perché così la protegge meglio dalle
sovracorrenti e dalle sovratensioni sia durante
i cicli di scarica e ricarica sia nell’uso in tutto il
suo ciclo vitale. L’altro lato dell’evoluzione delle
batterie è costituito dal farne a meno. Nei milio-
ni di dispositivi IoT che stan-
no gradualmente invadendo la
nostra vita la batteria sta diven-
tando un optional grazie allo
sviluppo di nuove tecnologie
di energy harvesting capaci di
catturare l’energia ambientale
solo quando serve in modo tale
che possa essere utilizzata al
momento giusto, senza sprechi.
Nel report “Battery Elimination
in Electronics and Electrical
Engineering 2018-2028” gli
analisti irlandesi di Research
and Markets stimano sulle cen-
tinaia di miliardi il numero delle
batterie di cui faranno a meno
le applicazioni IoT nel prossimo decennio. Il
motivo è che i consumi dei circuiti elettronici
sono ormai così bassi che per soddisfarne tutte
le necessità energetiche basta un buon “recupe-
ratore” di energia locale eventualmente accom-
pagnato da un buffer di energia locale.
Gli ioni di litio preferiscono il vetro
e il sodio
John Goodenough, professore alla Cockrell
School of Engineering della The University of
Texas di Austin e pioniere nello sviluppo delle
batterie ricaricabili agli ioni di litio, ha speri-
mentato un’innovazione che può triplicarne la
capienza di energia e la durata di vita. Nelle
attuali celle c’è un elettrolita liquido che serve a
trasportare gli ioni di litio dall’anodo negativo al
catodo positivo, vantaggioso nello stato liquido
perché velocizza tale fase ma rischioso perché
risente di un fenomeno chimico inevitabile:
L’
Fig.1–All’UniversitàdelTexasdiAustin
l’esimio professor John Goodenough è
riuscito a usare il vetro come elettrolita
nelle celle agli ioni di litio e il sodio
come catodo, triplicandone capienza,
durata e robustezza
Fig. 2 – I twistron realizzati all’Università del Texas di Dallas
consentono di raccogliere l’energia meccanica e termica
dispersa nei liquidi e convertirla in alimentazione