Witty, abbiamo provato il "salva-batteria" italiano e discusso con i suoi creatori

Chi sono gli ideatori di Witty?

Siamo un team di ingegneri laureati all’università di Roma “La Sapienza” che collaborano insieme dal 2017.

Il team è composto da tre founder ed un advisor:

• Andrea Tognoli, Co-founder & CEO, è un ingegnere meccanico che ha perseguito la laurea specialistica in ingegneria gestionale, specializzandosi nella “gestione della produzione industriale”;
• Lorenzo Craia, Co-founder & COO, è un ingegnere gestionale specializzato in “gestione d’impresa” con un’esperienza lavorativa in multinazionale;
• Luca Martini, Co-founder & CTO, è un PhD in ingegneria elettronica specializzato in “tecnologie fotoniche ed elettroniche”;
• Fabio Penzo, ex CEO di Floome con cui ha condotto l’exit, ci aiuta nella gestione dell’azienda.

Come nasce l'idea di Witty?

L’idea nasce nel 2015 da una passione di Andrea ed il padre per gli acquari. I pesci necessitano una luce diurna e una notturna proprio come l’essere umano e per fare ciò si utilizzano delle semplici prese elettriche temporizzate con cui si imposta il periodo di attività delle lampade in questione.

A quel tempo la tematica delle batterie non era minimamente affrontata come oggi, basti pensare che la prima versione commerciale di una batteria agli ioni di litio risale al 1991, dunque non si era a conoscenza dell’esistenza di alcune best practice per preservare la vita e la durata delle celle.

Nel 2015, convinto del fatto che la batteria del device soffrisse se lasciato in carica tutta la notte, iniziò ad utilizzare tali prese elettriche per caricare i rispettivi smartphone durante la notte, impostando un tempo di ricarica che permettesse loro di trovare la mattina il telefono carico al 100%. Mese dopo mese Andrea iniziò a percepire il beneficio di questa strategia di carica rilevando una batteria più performante rispetto a quella degli amici con il medesimo telefono, instillandosi in lui la volontà di creare un dispositivo che potesse effettuare quella stessa funzione ma in maniera del tutto automatica.

Nel 2017 ebbe la fortuna di conoscere i due futuri Co-founder di Witty, con cui iniziarono a sviluppare vari prototipi tra un esame e l’altro e per poi arrivare alla soluzione finale, Witty.

In che modo Witty aiuta l’ambiente?

Il vantaggio ambientale dato dall'estensione della durata della LIB è dovuto alla riduzione della domanda e della produzione di batterie nuove e di ricambio. Ad esempio, fabbricando una singola batteria portatile Dell (<1 kg) si ottengono 10 kg di emissioni di CO2e. In generale, la produzione ha una quota dominante di emissioni di CO2e nel mercato dei cellulari, tablet e laptop medi.

Da un report di Green Alliance è emerso che allungare di un anno la vita di uno smartphone riduce di 1/3 la sua carbon footprint. Oltre al consumo energetico e alle conseguenti emissioni, la produzione di batterie contribuisce anche alla riduzione dell'ozono, alla formazione di foto ossidazione, alla formazione di particolato, all'eutrofizzazione terrestre, di acqua dolce e marina, alla tossicità per le acque dolci e marine, all'acidificazione terrestre e gli impatti sulla salute umana di ciascuno di questi.

Inoltre, lo smaltimento del litio è molto costoso: per riciclare una tonnellata occorrono circa 5000 dollari. Anche a causa della complessità del processo, in Europa viene smaltito solo il 5% delle batterie immesse nel mercato.

Witty riduce il numero di rifiuti di batterie e rallenta l'estrazione del litio che causa ingenti sprechi di acqua, fino a 2 mln di litri di acqua per estrarre un 1 kg di litio. Oltre ai benefici per l'ambiente, esistono chiari incentivi economici per gli utenti a prolungare la durata della batteria. Per i dispositivi Apple, il costo di sostituzione della batteria (fuori garanzia) è una percentuale sostanziale del costo totale del dispositivo, al 5%-9% per i telefoni, 12%-30% per i tablet, e 7%-15% per i PC.

In che modo è stato testato Witty per verificarne l'efficacia?

Un primo riscontro teorico lo abbiamo trovato da numerosi paper scritti da importanti ricercatori ed enti del settore, tra cui la Cadex Electronics Inc., in cui si andava a dimostrare, mediante test, l'effetto negativo che lo stato di carica produce sulle celle agli ioni di litio, riducendo moltissimo la loro durata di servizio.

Uno studio biennale all’interno dei laboratori de “La Sapienza” ci ha permesso di validare il progetto con numerosi test su diversi dispositivi, portandoci ad elaborare una serie di risultati che confermano la teoria alla base del progetto.

Perché scegliere una soluzione da inserire tra alimentatore e cavo invece di creare un accessorio simile da posizionare tra alimentatore e rete elettrica?

La realizzazione di una soluzione esterna all’alimentatore è stata dettata dalla volontà di non costringere l’utente a sostituire il proprio accessorio originale fornito dalla casa madre del dispositivo (alimentatore o il cavo di ricarica).

Abbiamo voluto creare un prodotto compatto, non ingombrante e di design, che possa essere un plus per gli utenti, senza fare loro rinunciare a nulla.

Witty interferisce con i sistemi di ricarica veloce proprietari?

È opportuno aprire fare una breve premessa in merito ai sistemi di ricarica veloce. Oltre alla temperatura e al DoD/SoC, l'invecchiamento della batteria dipende anche dal trasferimento di carica accumulato all'interno e all'esterno della batteria (velocità effettiva dell'amp-hour) e dalla magnitudine della corrente relativa alla dimensione della batteria (C-rate).

Tassi di carica e scarica elevati possono accelerare la degradazione della cella a causa di una distribuzione irregolare di corrente, temperatura e stress materiale, dove l'intercalazione di ioni di litio e la velocità di diffusione sono i fattori limitanti. Queste condizioni distribuite in modo irregolare possono portare ad un invecchiamento irregolare, compresa la deposizione di litio metallico, e alla crescita del SEI in alcune parti degli elettrodi.

Con scarico ad alta velocità si intende un breve periodo di tempo per il trasferimento degli ioni di litio. In tali condizioni, gli ioni non sono completamente de-intercalati, il che si traduce con una perdita di capacità e con la formazione di dendriti di litio. Tassi di corrente più elevati portano anche ad una temperatura interna più elevata, incoraggiando reazioni collaterali che aumentano la perdita di materiale attivo. C'è sempre perdita di capacità e un accelerato invecchiamento durante la scarica ad alta velocità.

Witty è compatibile con tutti i sistemi di ricarica veloce fino a 65W di potenza ma il nostro obiettivo è quello di preservare le batterie nel lungo periodo. Da qui la volontà di non voler equipaggiare Witty con il quinto pin necessario per l’abilitazione della ricarica fino a 6,5A ma di limitarla allo standard USB. Witty supporta una corrente massima di 4A, superiore a quella richiesta dallo standard USB 2.0, 3.0 e Power Delivery.

Gli smartphone moderni e anche i caricabatterie per le batterie al litio in generale, hanno già un sistema che interrompe la ricarica una volta completata. In che modo differisce l’uso di Witty?

Tutti i dispositivi portatili che ricaricano la propria batteria via USB interrompono la fase di carica dopo aver raggiunto il 100% ma continuano a mantenere la batteria alla sua tensione di fine carica. Il dispositivo, infatti, continuerà ad auto alimentarsi utilizzando la potenza di rete per mantenere le proprie funzionalità attive ma manterrà la cella Floating alla sua tensione di fine carica.

Numerosi studi mostrano che la durata della batteria può essere aumentata riducendo il SoC a valori più bassi, o minimizzando i periodi di riposo ad alto SoC.

La maggior parte dei caricabatterie per telefoni cellulari, laptop, tablet e fotocamere digitali caricano le Li-ion a 4,20V/cell. Questo permette la massima capacità, perché il consumatore vuole nient'altro che un runtime ottimale. Una tensione più elevata aumenta la capacità, il superamento di tale tensione riduce la durata e compromette la sicurezza. La figura mostra il conteggio dei cicli in funzione della tensione di carica.

Una scoperta interessante è stata fatta dalla NASA, in quanto gli ioni di litio al di sopra di 4,10V/cella tendono a decomporsi a causa dell'ossidazione elettrolitica sul catodo, mentre quelli caricati a basse tensioni perdono capacità a causa dell'accumulo di SEI sull'anodo. Riferisce che una volta che le Li-ion superano gli 8 anni, dopo aver consegnato circa 40.000 cicli in un satellite, il deterioramento cellulare causato da questo fenomeno progredisce rapidamente. La ricarica a 3,92V/cella sembra fornire il miglior compromesso in termini di longevità massima, ma questo riduce la capacità a solo il 60% circa.

Witty nasce per permettere all’utente di avere il proprio device al 100% di carica limitando, però, l’esposizione della batteria alle elevate tensioni di fine carica per lunghi periodi di tempo e rilassarsi ad un valore più conservativo. È come rilassare i muscoli dopo un intenso workout.

Trovate che l’idea del crowdfunding abbia reso più facile l'avvio dell'attività e la realizzazione di un prodotto pronto per gli scaffali dei negozi?

Avviare un’attività mediante il reward crowdfunding su Kickstarter e Indiegogo è stata la soluzione più snella e veloce per poter iniziare la produzione industriale del nostro dispositivo. Soluzione che non è molto conosciuta in Italia ma che permette a qualsiasi creatore di poter avere gratuitamente una finestra sul mondo.

Solamente con un prototipo siamo riusciti a creare due campagne che ci hanno permesso di raccogliere i fondi necessari per abbattere i costi fissi di inizio attività e di spedire più di settecento prodotti in tutto il mondo, dagli USA al Giappone.

C’è qualche consiglio che dareste ai giovani “inventori” che vogliono attirare l’attenzione verso le proprie creazioni, o che vorrebbero aprire una startup?

Se avete un’idea perseguitela e non fatevi abbattere dai giudizi altrui. Gli innovatori vedono cose che non tutti possono o vogliono percepire.

Ci ritengono degli startupper atipici in quanto non abbiamo mai seguito webinar su come fare impresa e non siamo mai stati accelerati e/o incubati da tutti quei programmi progettati per aiutare le startup. Abbiamo creato da soli il primo prototipo e abbiamo validato il mercato tramite il reward crowdfunding, andando a dimostrare che il nostro prodotto era appetibile per il consumatore finale.

Dall’esperienza che abbiamo maturato possiamo consigliare a tutti i giovani che vogliano approcciarsi al mondo delle startup di essere pragmatici, veloci e di focalizzarsi sui 5 punti fondamentali per l’esposizione del proprio progetto a qualcuno: Problema, Soluzione, Mercato, Traction, Team.

C’è già in cantiere qualche prodotto futuro?

Witty è una startup innovativa con lo scopo di preservare la vita delle batterie al litio dei nostri dispositivi portatili mediante dei particolari sistemi di gestione.

Abbiamo da poco rilasciato una versione di Witty con cui abbiamo esteso la compatibilità con tutti gli smartphone, tra cui Xiaomi e OnePlus, e con gli alimentatori fino a 65W. Il nostro reparto R&D è a lavoro per sviluppare nuove tecnologie di cui però purtroppo a causa di vincoli brevettuali e strategie di mercato non possiamo ancora parlare.