L'accumulatore: tipologie e proprietà generali

L'accumulatore, più comunemente noto come batteria ricaricabile, è una componente essenziale di ogni dispositivo elettronico portatile. Grazie alla sua capacità di immagazzinare e conservare energia, infatti, l'accumulatore consente di utilizzare smartphone e tablet in qualsiasi luogo si trovi l'utente, per periodi più o meno lunghi.

AccumulatoreIl termine accumulatore indica, in un linguaggio più tecnico e appropriato, la batteria ricaricabile contenuta nei dispositivi elettronici portatili. Questa componente, essenziale ad esempio, per il funzionamento di smartphone e tablet, ha caratteristiche ben precise che è bene conoscere per comprendere appieno il suo funzionamento. Esistono diverse tipologie di batterie ricaricabili presenti in commercio e nei vari dispositivi o attrezzi elettronici.

La batteria piombo-acido è utilizzata per l'accensione degli autoveicoli, nel funzionamento dei sistemi d'allarme e come anti-black-out. Questo tipo di accumulatore sviluppa minore intensità delle altre batterie, ma ha il vantaggio di essere piuttosto economica a causa del basso costo dei materiali utilizzati e di garantire una enorme potenza. Queste batterie devono essere mantenute sempre cariche e si ricaricano attraverso la tensione.

La batteria nichel-cadmio (Ni-Cd) è utilizzata per la costruzione di molti accessori domestici e dispositivi elettronici. Gli accumulatori di questa specie offrono un grande numero di cicli carica/scarica rispetto a molte batterie oggi in commercio, ma la loro composizione non permette di avere una buona capacità. Queste batterie dovrebbero essere sempre caricate al massimo prima dell'uso e scaricate dopo. A causa dell'  effetto memoria, infatti, gli accumulatori nichel-cadmio perdono la loro capacità se utilizzate in modo scorretto.

Gli accumulatori nichel-metallo idruro (Ni-MH) sono fra i più utilizzati nel mondo, godono di una buona capacità e non richiedono particolari avvertenze nell'uso. Anche queste batterie devono essere scaricate e ricaricate completamente prima dell'utilizzo per via dell'effetto memoria.
Un discorso più ampio meritano invece le batterie agli ioni di litio contenuti negli smartphone e nei tablet.

L'accumulatore agli ioni di litio: caratteristiche generali

InfoAttualmente, gli accumulatori più diffusi, soprattutto nei prodotti dell'elettronica di consumo, sono realizzati  agli ioni di litio (Li-Ion). Le batterie ricaricabili realizzate con questa tecnologia assicurano una elevata densità energetica permettendo dunque di sviluppare molta energia attraverso piccole celle, condensate in uno spazio piuttosto ridotto. Del resto, pur attestando una lieve perdita della carica anche quando non sono utilizzati, gli accumulatori agli ioni di litio si stanno affermando come i migliori oggi presenti sul mercato per durata, affidabilità e energia fornita, tanto da essere utilizzati non solo nell'elettronica di consumo all'interno di smartphone, tablet, fotocamere e pc, ma come componenti di grossi macchinari o apparecchi elettronici ben più complessi.

Spiegare il funzionamento delle batterie agli ioni di litio non è semplice. All'interno di queste batterie avvengono processi elettrochimici che forniscono energia al dispositivo elettronico: gli ioni di litio si muovono dall'elettrodo negativo a quello positivo durante l'utilizzo del dispositivo ovvero mentre si sta scaricando e muovono, invece, dall'elettrodo positivo a quello negativo durante la ricarica dell'accumulatore.

La particolare composizione interna delle celle di questi accumulatori agli ioni di litio permette di realizzare batterie di svariate forme, in modo da poter utilizzare al meglio lo spazio interno al dispositivo elettronico, adattandosi così alla sua struttura. Questa caratteristica, non marginale, consente di ottenere smartphone con un design particolarmente curato e funzionale.

Le varie tipologie di batterie agli ioni di litio

Non tutte le batterie agli ioni di litio sono uguali. La composizione chimica, la qualità, le caratteristiche, la durata e i costi di questi accumulatori variano a seconda dei modelli. La maggior parte dei dispositivi elettronici portatili oggi in commercio utilizza accumulatori agli ioni di litio cobalto (LiCoO2) in grado di offrire una elevatissima densità di energia, ma presentano anche alcuni rischi per la sicurezza, soprattutto se l'accumulatore viene danneggiato. Questi pericoli non devono essere sottovalutati né durante l'uso del dispositivo elettronico, né quando la batteria viene gettata per lo smaltimento. Gli  accumulatori in litio-ferro-fosfato (LFP), in ossido di litio di manganese (LMO) e in litio ossido di nichel-manganese-cobalto (NMC) garantiscono una sicurezza assai maggiore e sono in grado di offrire una maggiore durata, ma possiedono una bassa densità energetica e, per questo motivo sono utilizzati nella produzione di utensili elettrici e attrezzature destinate ad uso medico ed industriale. Le batterie realizzate in litio ossido di nichel-cobalto-alluminio (NCA) e titanato di litio (LTO) sono invece realizzate per progetti speciali e non commercializzate.

La durata delle batterie agli ioni di litio

TrucchiAl di là di ogni descrizione tecnica, le informazioni che riguardano le batterie agli ioni di litio, e maggiormente interessano chi acquista un dispositivo elettronico, sono certamente legate alla loro durata. In questo senso è bene sgombrare il campo da ogni dubbio riguardo alle modalità di ricarica. Questi accumulatori non risentono del cosiddetto "effetto memoria" che definisce la graduale perdita della capacità massima di una batteria che è ripetutamente ricaricata dopo essersi solo parzialmente scaricata, come se ricordasse una sua minore capacità. Questo effetto memoria è tipico, invece, delle batterie realizzate in nichel-cadmio (Ni-Cd) o in nichel-metallo idruro (NiMH). La progressiva perdita di durata massima di una batteria agli ioni di litio è invece causata dal naturale deterioramento delle sue parti (perdita di elettroliti e cambiamenti irreversibili all'interno delle celle). Esistono degli accorgimenti interessanti per prolungare la durata della batteria che è opportuno tenere in considerazione per garantire al proprio dispositivo elettronico ottime prestazioni dell'accumulatore interno. Gli accumulatori agli ioni di litio assicurano l'uso del dispositivo elettronico per parecchie ore, al momento dell'acquisto, grazie alle recensioni o consultando l'apposita scheda tecnica è possibile ricavare informazioni sulla loro autonomia che varia, ovviamente, a seconda del modello.

Ottenere batterie ricaricabili che possano garantire una maggiore autonomia ai dispositivi elettronici rappresenta la sfida che da almeno un biennio impegna i ricercatori. Del resto tutti stanno aspettando la "superbatteria" in grado di regalare al proprio smartphone o tablet una lunga autonomia. È vero che in questi ultimi anni sono stati fatti passi in avanti e che le nuove sperimentazioni sembrano far presagire a interessanti novità, ma a disposizione degli utenti, attualmente, restano dispositivi con autonomia piuttosto limitata.