Gli scienziati devono spesso chiedersi, rispetto a cosa? Come si confrontano i risultati che generiamo in laboratorio con quelli ottenuti da altri? Come si confrontano i nostri calcoli teorici con i dati sperimentali?

Rispondere a queste domande è particolarmente cruciale per i ricercatori e gli sviluppatori di batterie agli ioni di litio. Inventato quattro decenni fa, Le batterie agli ioni di litio ora alimentano la maggior parte dei dispositivi elettronici portatili come laptop e utensili elettrici. Sono inoltre in fase di sviluppo per soddisfare le elevate esigenze di accumulo di energia per l'alimentazione di veicoli elettrici e reti elettriche. Nuovi design con diverse composizioni di elettrodo ed elettrolita, i due componenti chiave della batteria, sono costantemente disponibili.

Valutare se un'innovazione nel materiale dell'elettrodo o dell'elettrolita è effettivamente un miglioramento richiede di confrontarlo con altri risultati di test. Però, non esiste uno standard "taglia unica" per il test della batteria. I metodi per testare le batterie possono variare notevolmente.

Il ricercatore della batteria delle Argonne, Ira Bloom, osserva, "Ingegneri industriali e ricercatori di laboratori governativi e accademici spesso escogitano le proprie procedure per caratterizzare le batterie agli ioni di litio in base all'applicazione prevista della tecnologia delle batterie. Ciò rende estremamente complicato il confronto di eventuali innovazioni tecnologiche".

Un team dell'Argonne National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE), Università di Warwick, OVO Energia, Istituto nazionale per l'energia delle Hawaii, e Jaguar Land Rover ha esaminato la letteratura sui vari metodi utilizzati in tutto il mondo per caratterizzare le prestazioni delle batterie agli ioni di litio al fine di fornire informazioni sulle migliori pratiche.

Tipicamente, i ricercatori delle batterie utilizzano tre parametri per definire le prestazioni elettrochimiche:capacità, tensione a circuito aperto, e resistenza. La capacità è una misura della carica totale immagazzinata in una batteria. La tensione a circuito aperto è la tensione disponibile da una batteria senza flusso di corrente. Rappresenta la tensione massima della batteria. La resistenza è il grado in cui i materiali componenti impediscono il flusso di corrente elettrica, con conseguente caduta di tensione.

Il problema è che, a seconda dell'applicazione della batteria, i ricercatori possono misurare questi parametri in diverse condizioni di prova (temperatura, tasso di scarico, stato di carica, eccetera.), e quindi ottenere una diversa durata della batteria. Resistenza della batteria, Per esempio, può essere misurato con una corrente continua o alternata.

"È complicato, " osserva Anup Barai, ricercatore principale e ricercatore senior presso l'Università di Warwick. "L'adeguatezza di un test dipende da ciò che lo sperimentatore sta studiando. La nostra recensione fornisce indicazioni sul metodo di test più appropriato per una determinata situazione". A quello scopo, il team ha prodotto una tabella di facile utilizzo che confronta otto metodi di prova, comprese le principali attrezzature necessarie, le informazioni generate, e i vantaggi e gli svantaggi di ciascuno.

"La nostra speranza, " Bloom aggiunge, "è che i nostri risultati potrebbero un giorno portare a metodi comparabili in modo più affidabile per testare le batterie agli ioni di litio su misura per diverse applicazioni".

Lo studio, dal titolo "Un confronto di metodologie per la caratterizzazione non invasiva di cellule Li-ion commerciali, " recentemente apparso nella versione online della rivista Progressi nella scienza dell'energia e della combustione .