Attualmente, le batterie allo stato solido sono una delle più promettenti evoluzioni nel campo dell'accumulo di energia elettrica, esse sono infatti destinate a sostituire progressivamente le tradizionali batterie agli ioni di litio. Il loro funzionamento si basa sullo stesso principio del movimento degli ioni di litio tra catodo e anodo durante le fasi di carica e scarica. La differenza sostanziale risiede nell'uso di un elettrolita solido anziché liquido, elemento che conferisce a questa tecnologia caratteristiche uniche e vantaggi notevoli rispetto alle batterie convenzionali.
L'elettrolita solido, materiale conduttore ionico in forma compatta e stabile, permette di superare limiti strutturali e di sicurezza tipici delle batterie tradizionali. L'assenza di liquidi infiammabili riduce drasticamente il rischio di incendi o esplosioni aumentando la sicurezza complessiva. Inoltre, la struttura semplificata, priva di separatori liquidi e materiali adesivi, consente una costruzione più compatta e potenzialmente più resistente nel tempo. La maggiore densità energetica che si raggiunge con queste batterie può arrivare fino a 2,5 volte quella delle tradizionali batterie agli ioni di litio, grazie anche all'uso di anodi di litio puro che occupano meno volume rispetto agli anodi di grafite. Nel contesto delle applicazioni, il settore wearable rappresenta un ambito di grande interesse per le batterie allo stato solido. I dispositivi indossabili richiedono fonti di energia che siano leggere e compatte, sicure e con una lunga durata di ciclo. Le batterie allo stato solido rispondono efficacemente a queste esigenze dal momento che offrono una densità energetica superiore che permette di ridurre le dimensioni della batteria senza compromettere l'autonomia. La maggiore stabilità termica e chimica si traduce in una maggiore affidabilità, fondamentale per dispositivi che devono operare in contatto diretto con il corpo umano.
Un altro aspetto rilevante riguarda i tempi di ricarica che risultano più rapidi grazie alla migliore conduttività ionica dell'elettrolita solido rispetto a quello liquido, caratteristica che si traduce direttamente in una maggiore praticità per gli utenti di dispositivi wearable, i quali, spesso, necessitano di ricariche frequenti e veloci per mantenere attivi sensori, monitor cardiaci, smartwatch e altri strumenti tecnologici indossabili. La durata più lunga nel tempo, dovuta alla minore degradazione dell'elettrolita solido, contribuisce a ridurre la frequenza di sostituzione delle batterie, un vantaggio economico e ambientale non trascurabile. Dal punto di vista tecnico, la migrazione degli ioni di litio attraverso l'elettrolita solido avviene in modo efficiente con un ciclo di carica e scarica stabile e ripetibile. L'anodo, composto da litio puro, consente una maggiore capacità di immagazzinamento energetico in uno spazio ridotto, mentre il catodo resta costituito da materiali tradizionali come LFP o NMC. L'elettrolita solido svolge anche la funzione di separatore, con conseguente ulteriore semplificazione della struttura della cella e miglioramento della sicurezza.
Diamo ora uno sguardo alle prospettive di sviluppo delle batterie allo stato solido nel settore wearable, che appaiono particolarmente promettenti. In primis, va evidenziato che la miniaturizzazione e la flessibilità richieste dai dispositivi indossabili si sposano bene con le caratteristiche di queste batterie che possono essere progettate per adattarsi a forme e spessori variabili senza compromettere la sicurezza o le prestazioni; inoltre, la riduzione del rischio di perdite o rotture dell'elettrolita liquido rappresenta un vantaggio non indifferente per dispositivi che devono operare in condizioni di movimento continuo e contatto con la pelle. Le batterie allo stato solido appaiono quindi come una tecnologia strategica per il futuro dell'energia portatile, con un impatto notevole sui sistemi indossabili. La combinazione di maggiore densità energetica, sicurezza superiore, tempi di ricarica ridotti e durata estesa le rende ideali per alimentare dispositivi indossabili sempre più sofisticati e integrati nella vita quotidiana. La continua ricerca e lo sviluppo in questo campo promette di accelerare l'adozione su larga scala per trasformare radicalmente il modo in cui energia e tecnologia si integrano perfettamente nel corpo umano e nell'ambiente circostante.
