Un team di chimici ha sviluppato una tecnica basata sulla risonanza magnetica in grado di diagnosticare rapidamente ciò che affligge determinati tipi di batterie, dalla determinazione della carica residua al rilevamento dei difetti interni, senza aprirle.

"L'uso di energia alternativa e veicoli alimentati elettricamente aumenterà ulteriormente la domanda di batterie migliori e più sicure, " osserva Alexej Jerschow, professore al Dipartimento di Chimica della New York University, che ha guidato il gruppo di ricerca. "Però, attualmente sono disponibili solo una serie molto limitata di strumenti per diagnosticare lo stato di salute di una batteria senza distruggerla:la nostra tecnica non invasiva offre un metodo più rapido ed espansivo per effettuare queste valutazioni".

Il lavoro, descritto nel giornale Comunicazioni sulla natura , comprendeva anche Andrew Ilott, un borsista post-dottorato della New York University al momento dello studio e ora ricercatore presso Brisol-Myers Squibb; Mohaddese Mohammadi, un dottorando della New York University; e Christopher Schauerman e Matthew Ganter, ricercatori del Rochester Institute of Technology.

"Garantire la qualità e la sicurezza delle celle è fondamentale per il processo di produzione che può far risparmiare alle aziende costi significativi e prevenire il verificarsi di guasti catastrofici delle celle, "dice Ganter, co-direttore del Centro Prototipazione Batterie RIT.

"Questo lavoro non solo supporta l'industria delle batterie nel suo insieme, ma anche il crescente ecosistema di stoccaggio dell'energia a New York, " aggiunge Christopher Schauerman, co-direttore del Centro Prototipazione Batterie RIT.

La ricerca si concentra sulle batterie ricaricabili agli ioni di litio (Li-ion), che vengono utilizzati nei telefoni cellulari, computer portatili, e altri dispositivi elettronici.

In particolare, le batterie ricaricabili sono al centro delle nuove tecnologie, comprese le auto elettriche o lo stoccaggio per le fonti di energia rinnovabile.

Però, recenti malfunzionamenti in dispositivi portatili e veicoli elettrici hanno evidenziato le difficoltà nella progettazione di batterie per queste tecnologie all'avanguardia. Inoltre, gli ingegneri spesso non sono in grado di determinare la natura dei difetti o persino dei guasti imminenti della batteria senza smontare il dispositivo, che di solito porta alla sua distruzione.

Generalmente, I metodi di risonanza magnetica (MR) forniscono la capacità di misurare piccoli cambiamenti nelle mappe del campo magnetico e, di conseguenza, creare un'immagine di ciò che si trova all'interno di una struttura, ad esempio La risonanza magnetica (risonanza magnetica) può produrre immagini degli organi del corpo umano in modo non invasivo.

nella loro Comunicazioni sulla natura opera, gli scienziati hanno adottato una procedura simile alla risonanza magnetica. Qui, hanno misurato piccoli cambiamenti del campo magnetico che circondano le celle elettrochimiche della batteria.

Nei loro esperimenti, hanno esaminato le batterie agli ioni di litio in diversi stati, vari livelli di carica (cioè, durata della batteria) e condizioni (ad es. alcuni danneggiati e altri no). Tali celle sono state preparate dai collaboratori del Battery Prototyping Center del RIT. Con queste cellule, il team della NYU è stato in grado di abbinare i cambiamenti del campo magnetico che circonda le batterie a diverse condizioni interne, rivelando lo stato di carica e alcuni difetti. Questi includevano elettrodi piegati e mancanti, nonché piccoli oggetti estranei nella cella, che sono difetti che possono verificarsi durante il normale processo di fabbricazione.

"Con futuri miglioramenti a questo metodo, potrebbe fornire un potente mezzo per prevedere i guasti della batteria e la durata della batteria, nonché facilitare lo sviluppo di dispositivi ad alte prestazioni di prossima generazione, alta capacità, e batterie a lunga durata o a ricarica rapida, "aggiunge Jerschow.