Che cos'è una batteria a film sottile?
Una batteria a film sottile è una forma di batteria agli ioni di litio che può avere uno spessore di pochi millimetri. Le batterie a film sottile utilizzano un processo simile a quello di una batteria standard agli ioni di litio per fornire energia, ma presentano numerosi vantaggi rispetto alla batteria più grande. Oltre ad essere molto più piccoli, durano anche più a lungo, possono operare a temperature più estreme e possono essere formati in qualsiasi forma. Sono stati sviluppati da un team di scienziati e ingegneri guidati dal Dr. John Bates presso il Oak Ridge National Laboratory nel Tennessee.
Il metodo utilizzato per produrre una batteria più sottile di un quarto degli Stati Uniti è un processo chiamato deposizione fisica da vapore. I materiali per la batteria a film sottile vengono stratificati uno alla volta su un substrato. Se il supporto di stampa è flessibile, anche la batteria sarà flessibile. Ogni materiale inizia come vapore, che viene quindi condensato per formare un rivestimento sottile e solido sul substrato. Il substrato è necessario per separare l'anodo e il catodo nella batteria.
Un anodo è il punto di contatto sulla batteria in cui scorre la corrente. Il catodo è il punto da cui fuoriesce. Tutti i tipi di batterie agli ioni di litio, inclusa la batteria a film sottile, funzionano quando uno ione di litio si sposta dall'anodo al catodo attraverso un elettrolita solido. Un elettrolita è qualsiasi materiale che conduce l'elettricità. In una batteria a film sottile, l'elettrolito è spesso un polimero flessibile.
Come tutte le batterie agli ioni di litio, le batterie a film sottile sono ricaricabili. Le batterie agli ioni di litio sono comuni nell'elettronica di consumo come telefoni cellulari e laptop. Poiché una batteria a film sottile è così piccola, anche il dispositivo elettronico che può essere alimentato può essere piccolo. Ciò consente l'elettronica più piccola e leggera di quella alimentata con batterie agli ioni di litio standard.
Oltre alle dimensioni, la batteria a film sottile presenta numerosi altri vantaggi rispetto a una batteria agli ioni di litio standard. Ha un migliore rapporto energia-peso. Il costo della batteria non aumenta al diminuire delle dimensioni. Le batterie a film sottile possono funzionare anche a temperature estreme che potrebbero danneggiare le batterie agli ioni di litio standard.
Una batteria a film sottile ha una durata di ciclo più lunga rispetto a una batteria agli ioni di litio standard. Il ciclo di vita di una batteria è il numero di volte che può essere caricata e quindi completamente scaricata prima che la sua capacità energetica scenda al di sotto dell'80 percento della capacità originale. Questa perdita di energia si verifica perché i materiali della batteria si rompono molto lentamente mentre l'elettricità si muove attraverso di essi.