Come sono fatte le batterie dei telefoni: dentro non è come immaginate

Nonostante gli smartphone siano in continua evoluzione, c’è in realtà un aspetto che rimane costante nel tempo: la batteria, almeno nella sua tecnologia base. Potrebbe sembrare scontato ma bisogna pur ammettere che senza di essa i nostri smartphone, per quanto avanzati e intelligenti, non andrebbero da nessuna parte. Il tutto è reso possibile grazie ad una tecnologia relativamente recente, ovvero quella delle batterie al litio. 

Ma come sono fatte, davvero, le batterie? Come fanno a dare energia ai nostri telefoni per telefonate, fotocamere e navigazione Internet? Vediamo come funzionano nel dettaglio. 

Le batterie degli smartphone sono le batterie al litio o, più precisamente, batterie agli ioni di litio. Alla base del loro funzionamento vi sono una serie di reazioni chimiche. 

Per capire come funzionano davvero, dobbiamo capire cos’è in sostanza una batteria. Possiamo immaginare la batteria dei nostri smartphone come un piccolo magazzino capace di contenere al suo interno una certa quantità di energia che viene rilasciata per permettere allo smartphone di compiere tutte le sue funzioni.

Le batterie al litio che normalmente troviamo negli smartphone sono composte principalmente da tre parti fondamentali: 

1. Anodo: è il polo negativo, è fatto principalmente di grafite; 
2. Catodo: è il polo positivo, e al suo interno troviamo gli ioni di litio, appunto; 
3. Elettrolita: è un conduttore che “fa da tramite” tra anodo e catodo, solitamente costituito di un liquido o gel. 

Da questo meccanismo deriva che, quando usiamo lo smartphone, gli ioni di litio si spostano dal catodo all’anodo - passando per l’elettrolita - rilasciando l’energia accumulata. Quando invece colleghiamo lo smartphone alla corrente elettrica per ricaricarlo, l’energia sposta gli ioni di litio dall’anodo al catodo attraverso l’elettrolita, tornando ad immagazzinare energia. 

Le batterie al litio risalgono ai primi anni del Novecento, quando per la prima volta venne impiegato il litio - il metallo più leggero e piccolo tra gli elementi solidi - per accumulare energia. Tuttavia dal 1912, quando Gilbert N. Lewis mise per la prima volta a punto questa innovazione, vennero considerate poco utili ai fini commerciali. 

La svolta si ebbe negli anni Settanta quando, a seguito della crisi del petrolio, la ricerca cominciò a concentrarsi su fonti di energia alternative. Il litio ritornò in auge, anche per la sua capacità di cedere facilmente elettroni (quindi energia), e fu Stanley Whittingham ad utilizzarlo come anodo di una batteria. Dall’altro lato, Whittingham propose di utilizzare il disolfuro di titanio come catodo. 

Era questa la base della batteria al litio come la conosciamo oggi: gli ioni di litio si muovevano dall’anodo al catodo producendo energia, viceversa quando la batteria veniva ricaricata. Tuttavia, la batteria di Whittingham presentava un problema sin dai primi prototipi: il litio utilizzato era altamente reattivo e dava luogo a pericolose esplosioni. 

Pochi anni più tardi, le ricerche di John B. Goodenough, un chimico statunitense, portarono a migliorare la composizione chimica del catodo, sostituendo il disolfuro di titanio con l’ossido di cobalto. Questo cambiamento diede origine a batterie con una capacità duplicata rispetto alle precedenti (da 2 a 4 volt). Tuttavia, anche in questo modo le batterie al litio continuavano ad essere molto costose, oltre ad essere poco pratiche.

A ritornare sulla questione, quindi, fu Akira Yoshino che riprese in mano il lavoro di Goodenough e intuì i margini di miglioramento del catodo. Qui infatti la sua versione della batteria al litio prevedeva l’utilizzo di “coke petrolifero”, uno scarto della lavorazione del petrolio. Questa soluzione permise di costruire una batteria che utilizzasse solamente gli ioni del litio, risultando in un prodotto stabile, leggero e sicuro. 

La prima commercializzazione della batteria al litio avvenne nel 1991 da parte di Sony, la cui “HandyCam” montava, appunto, questo tipo di batteria. Fu subito un successo, complice anche il periodo storico che vide i dispositivi (cellulari, computer e altri accessori tech) sempre più piccoli e portatili. 

A Whittingham, Goodenough e Yoshino è stato assegnato congiuntamente, nel 2019, il premio Nobel per la Chimica per l’invenzione della batteria agli ioni di litio.  

Insomma, dalle prime intuizioni del Novecento fino alla rivoluzione tech degli anni ’90, la batteria al litio ha trasformato il nostro modo di vivere ed è diventata il cuore di ogni dispositivo portatile. Soprattutto degli smartphone. E se, appunto, cerchi un nuovo modello più performante: sfoglia la nostra categoria Telefonia!