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Un team di ricerca presenta un test non distruttivo sulla batteria
Un team di ricerca internazionale ha sviluppato un nuovo metodo per esaminare in modo non distruttivo le condizioni delle batterie. Tra i partner dello studio c'era anche il GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research di Darmstadt, tramite l'Helmholtz Institute di Magonza. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Chemical Science.
Oltre all'Helmholtz Institute di Magonza hanno partecipato alla ricerca anche l'Università Johannes Gutenberg di Magonza, la Physikalisch-Technische Bundesanstalt di Berlino e l'Università di New York.
I problemi delle batterie spesso risiedono nell'elettrolita
Le batterie ricaricabili, note anche come accumulatori, sono oggi indispensabili in molti settori, come smartphone, laptop, veicoli elettrici e sistemi di accumulo di energia rinnovabile. Tuttavia, cause comuni di guasto delle batterie sono alterazioni o perdite dell'elettrolita, il liquido al loro interno.
L'elettrolita consente il trasporto di particelle cariche tra gli elettrodi. Durante numerosi cicli di carica, la sua composizione chimica può variare o può verificarsi una perdita. In casi sfavorevoli, ciò può causare surriscaldamento o persino esplosioni.
Nuova diagnosi tramite risonanza magnetica nucleare
Finora mancavano metodi affidabili per controllare le condizioni dell'elettrolita senza dover aprire l'involucro della batteria. Ed è proprio qui che entra in gioco la nuova ricerca.
Gli scienziati stanno utilizzando una speciale forma di risonanza magnetica nucleare chiamata ZULF-NMR (Zero-to-Ultralow-Field Nuclear Magnetic Resonance). Questa tecnica misura la risonanza magnetica senza un forte campo magnetico esterno. Persino gli involucri metallici delle batterie sono permeabili a questa tecnica, rendendo possibili le misurazioni al loro interno.
Utilizzando questo metodo, il team di ricerca è riuscito per la prima volta a rilevare e quantificare sia i solventi sia i sali di litio negli elettroliti delle batterie commerciali direttamente attraverso l'involucro della batteria.
Prospettive per lo sviluppo delle batterie
In futuro, la nuova tecnologia potrebbe essere utilizzata per monitorare le batterie durante il funzionamento. Queste misurazioni, dette "operando", aiuterebbero a rilevare precocemente eventuali danni e ad aumentare la durata delle batterie.
Inoltre, il metodo potrebbe fornire importanti informazioni sui processi elettrochimici e supportare lo sviluppo di nuove tecnologie per le batterie.
Il team di ricerca sta già pianificando ulteriori esperimenti per rendere i metodi di misurazione più rapidi, precisi ed economici. L'obiettivo è quello di affermare la diagnostica non distruttiva delle batterie come strumento complementare nella ricerca e nell'industria in futuro.
(DARMSTADT – ROSSO/PM/GSI)
Immagine in evidenza: metodo di misurazione ZULF-NMR Rappresentazione grafica della misurazione ZULF-NMR di una cella a sacchetto (al centro) mediante sensori quantistici quali magnetometri a pompaggio ottico (OPM, in alto) e dispositivi di interferenza quantistica superconduttori (SQUID, in basso), in grado di rilevare e quantificare i piccoli campi magnetici generati dagli spin nucleari delle molecole nell'elettrolita della batteria.
