Perché le batterie ultrasottili sono la soluzione preferita per le smart card？

Nell'era della sicurezza digitale e delle transazioni senza contanti, le smart card sono diventate uno strumento essenziale per l'autenticazione, l'identificazione e le transazioni finanziarie. Mentre la maggior parte delle smart card funziona senza una fonte di alimentazione interna, alcune applicazioni avanzate richiedono una batteria ultrasottile incorporata per migliorare la funzionalità. Ma perché le batterie ultrasottili per smart card sono la scelta preferita?

Introduzione alle smart card

Le smart card sono carte di plastica con microchip incorporati che memorizzano ed elaborano dati. Sono comunemente utilizzate nei settori bancario, sanitario, delle telecomunicazioni e del controllo degli accessi. Le smart card possono memorizzare informazioni personali, dettagli del conto, cartelle cliniche e credenziali di sicurezza. Queste carte offrono un modo sicuro e conveniente di scambiare informazioni per via elettronica.

Perché le smart card hanno bisogno di batterie? 

Le smart card contactless standard traggono energia dalla tecnologia RFID (Radio-Frequency Identification) o NFC (Near-Field Communication) quando sono in prossimità di un lettore. Tuttavia, le smart card con batterie servono per applicazioni più avanzate, come ad esempio:   

1. Schede di visualizzazione con password una tantum (OTP) - Utilizzato per l'autenticazione sicura nelle transazioni bancarie e online.       
2. Carte intelligenti biometriche - Sensori di impronte digitali integrati per un controllo sicuro degli accessi.     
3. Smart card con display a inchiostro elettronico - Utilizzato nelle carte finanziarie per visualizzare i codici CVV dinamici.
4. Carte RFID attive - Schede che trasmettono continuamente segnali per scopi di tracciamento o di sicurezza. 

Per queste applicazioni, una batteria al litio ultrasottile incorporata fornisce l'energia necessaria per un funzionamento ininterrotto.

Vantaggi delle batterie ultrasottili per le smart card

1. Spessore minimo per un'integrazione perfetta

La ragione principale dell'utilizzo di batterie al litio ultrasottili nelle smart card è la loro fattore di forma compatto. Con spessori a partire da Da 0,4 mm a 0,6 mmQueste batterie rientrano nelle dimensioni standard delle smart card ISO 7810 (0,76 mm di spessore) senza compromettere la flessibilità o la durata. 

2. Lunga durata della batteria e basso consumo energetico

Le batterie per smart card sono progettate per durare diversi anni, a seconda dell'utilizzo. Le batterie al litio ultrasottili hanno:

• Un'elevata densità di energia, che consente un utilizzo prolungato tra una carica e l'altra.
• Il basso tasso di autoscarica garantisce una lunga durata in standby. 
• Consumo energetico efficiente per supportare le richieste periodiche di energia (ad esempio, la scansione biometrica o la generazione di OTP). 

3. Design flessibile e personalizzabile

Batterie ultrasottili personalizzate possono essere prodotti in varie forme e dimensioni per adattarsi a progetti specifici di smart card. Produttori come Landazzle specializzati in batterie al litio personalizzategarantendo una perfetta integrazione con i diversi sistemi di applicazioni per smart card  .

4. Prestazioni affidabili in condizioni estreme

Batterie ultrasottili al litio offrono una stabilità di temperatura superiore, rendendoli ideali per smart card utilizzate in climi diversi. Possono resistere a temperature che vanno da Da -20°C a 60°C, assicurando prestazioni ininterrotte.

5. Opzioni ricaricabili e non ricaricabili

Le batterie ultrasottili per smart card sono disponibili in due tipi principali:

• Batterie non ricaricabili (primarie) - Tipicamente utilizzato nelle schede di visualizzazione OTP e nelle schede RFID attive, dove l'alimentazione è richiesta per 3-5 anni senza ricarica.
• Batterie ricaricabili (secondarie) - Utilizzato nelle smart card biometriche e nelle schede con display interattivo dove l'uso frequente richiede un'opzione di ricarica. 

Applicazioni che traggono vantaggio dalle batterie ultrasottili:

• Caratteristiche di sicurezza dinamiche: Le carte con codici di sicurezza variabili visualizzati su schermi incorporati migliorano la protezione dell'utente contro le frodi.

• Identificazione interattiva: ID che visualizzano informazioni sull'utente o aggiornamenti di stato in tempo reale.

• Soluzioni di pagamento avanzate: Carte in grado di generare OTP o di interfacciarsi con dispositivi mobili per transazioni sicure.

Come si ricaricano le batterie delle smart card?

1. Induzione RF (ricarica senza contatto):
   

   • Meccanismo: La maggior parte delle smart card senza contatto (ad esempio, quelle utilizzate per il transito o l'accesso) raccoglie energia dal campo di radiofrequenza (RF) del lettore tramite un'antenna incorporata. Questa energia alimenta il chip durante le transazioni e può anche ricaricare una piccola batteria o un supercondensatore se la carta ha componenti attivi (ad esempio, un display o un sensore biometrico).
     

   • Processo: Quando la tessera si trova in prossimità di un lettore, il campo RF induce una corrente nell'antenna, che viene raddrizzata in corrente continua. Questa energia carica la batteria in modo incrementale durante ogni utilizzo.
     

2. Caricabatterie wireless dedicati:
   

   • Alcune smart card attive (ad esempio, quelle con display e-ink per le password monouso) possono richiedere una ricarica periodica tramite un caricatore wireless dedicato. Questi dispositivi utilizzano campi RF più intensi o piastre di ricarica induttive per ricaricare la batteria in modo più efficiente rispetto ai lettori standard.
     

3. Batterie non ricaricabili:

   • Molte smart card attive (ad esempio, i vecchi token OTP) utilizzano batterie al litio non ricaricabili con una durata di 3-5 anni. Queste carte vengono sostituite una volta esaurita la batteria.

Le batterie delle smart card possono essere sostituite?

In genere, le batterie ultrasottili delle smart card non sono sostituibili a causa di:       

• La struttura completamente laminata delle smart card. 
• La difficoltà di accedere ai componenti interni senza danneggiare la scheda.

Sfide e innovazioni nelle batterie per smart card

L'integrazione delle batterie nelle smart card è un delicato gioco di equilibri tra funzionalità, durata ed esperienza dell'utente. Se da un lato le batterie ultrasottili hanno aperto nuove possibilità, dall'altro permangono diverse sfide che gli innovatori stanno cercando di risolvere.

Sfide tecniche: 

• Densità di energia rispetto allo spessore:
  Più sottile è la batteria, minore è la sua capacità energetica. Ad esempio, una batteria ultrasottile standard da 0,3 mm fornisce in genere 10-20 mAh, sufficienti per i display a basso consumo, ma inadeguati per funzioni ad alta intensità energetica come il Bluetooth. Uno studio del 2023 in Materiali energetici avanzati ha osservato che migliorare la densità energetica senza aumentare lo spessore rimane il "santo graal" della ricerca sulle microbatterie.
  

• Durata ambientale:
  Le smart card devono affrontare condizioni estreme: piegatura, umidità e fluttuazioni di temperatura. Le batterie devono sopportare oltre 10.000 cicli di flessione (secondo gli standard ISO/IEC 7810) senza perdite. A 2022 Istituto Fraunhofer Lo studio ha rilevato che solo 65% di batterie sottili commerciali soddisfano questa soglia, evidenziando la necessità di tecnologie di tenuta robuste.

Ostacoli alla produzione:  

• Assemblaggio di precisione:
  L'inserimento delle batterie nelle schede senza compromettere il limite di spessore ISO di 0,76 mm richiede una precisione a livello di micron. La saldatura laser automatizzata e la stampa roll-to-roll stanno emergendo come soluzioni scalabili. 
  

• Barriere di costo:  
  Le batterie ultrasottili costano da 3 a 5 volte di più delle tradizionali celle a moneta. Tuttavia, le economie di scala stanno facendo scendere i prezzi a 2024 IDTechEx prevede una riduzione dei costi di 40% entro il 2027, grazie alla crescente adozione nei settori dei pagamenti e della sanità.
  

Complessità del riciclo:
Meno di 5% di batterie per smart card vengono oggi riciclate a causa delle loro dimensioni ridotte e della loro struttura a materiali misti. L'imminente direttiva dell'UE  Regolamento batterie 2025 impone la riciclabilità di tutte le batterie integrate, spingendo i produttori ad adottare progetti modulari.

Conclusione

L'integrazione di batterie al litio ultrasottili nelle smart card ne migliora la funzionalità, consentendo la visualizzazione di OTP, l'autenticazione biometrica e il tracciamento RFID attivo. Queste batterie forniscono energia di lunga durata, fattori di forma compatti e prestazioni superiori, che le rendono la soluzione preferita per le applicazioni avanzate delle smart card.

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