Li schiacciano. Li trafiggono.

li arrostiscono, immergerli in acqua salata e cortocircuitarli.

Li sovraccaricano e addirittura li scaricano eccessivamente. Diamine, possono persino sparargli con i laser.

Quelle scarse batterie non hanno mai davvero una possibilità contro i ricercatori dei Sandia National Laboratories il cui compito è testare le celle oltre i loro limiti.

E adesso, con una nuova torre interna che consente ai ricercatori sull'abuso della batteria di far cadere 200 libbre o più sulle celle agli ioni di litio superate, hanno creato un altro modo per imparare ancora di più su come le batterie rispondono allo stress.

"Questo diventa il nostro nono modo per uccidere una batteria, ", ha dichiarato Chris Grosso, ingegnere di test sull'abuso delle batterie di Sandia. "Colpisce con così tanta forza che finora abbiamo solo tagliato le batterie a metà".

Le batterie agli ioni di litio si trovano più comunemente nelle auto elettriche, computer, attrezzature mediche e aerei. E stanno diventando sempre più potenti. La spinta costante per più spazio di archiviazione e alimentazione spinge la necessità di test come quelli offerti dalla nuova torre di caduta, ha detto l'ingegnere meccanico di Sandia June Stanley.

"Per quanto ne sappiamo, nessuno negli Stati Uniti ha eseguito test di caduta per test di impatto come questo, " Stanley ha detto. I dati raccolti aiuteranno l'industria a svilupparsi in modo più sicuro, batterie più affidabili con prestazioni più efficienti. Aiuterà anche a rispondere alle emergenze, come incidenti con veicoli elettrici, lei disse.

"Un test di impatto come questo è più reale del mondo, più realistico di ciò che accadrebbe, " ha detto. "Il test può darci una migliore comprensione per i primi soccorritori e come gestiscono un'emergenza. Può anche essere vantaggioso per l'industria che ricerca e sviluppa nuove tecnologie".

La gravità prende il sopravvento

La torre di caduta si erge all'interno di un edificio tipo hangar che può essere facilmente ventilato e rimosso se c'è fumo da un incendio della batteria. I ricercatori controllano la torre da remoto e guardano l'azione sui monitor all'interno di un rimorchio parcheggiato a circa 30 metri di distanza.

Quello che vedono è la torre di caduta che raggiunge appena sotto il soffitto di 14 piedi. Una batteria si trova in un vassoio d'acciaio imbullonato a una cella di carico per misurare la forza d'impatto alla base della torre poiché un peso di almeno 200 libbre è appollaiato sopra ad un'altezza fino a 8 piedi, 8 pollici.

La pressione di un pulsante rilascia il peso. La gravità prende il sopravvento, seguito da un violento urto del peso sulla batteria. I fili collegati alla batteria e alla torre misurano la velocità, forza, temperatura e tensione. Le telecamere registrano l'impatto e la conseguente carneficina. I dati lampeggiano ai computer nel rimorchio.

Finora, il team ha testato batterie agli ioni di litio a cella singola e un pacco da 12 di tali batterie legate insieme. Mentre, le prove non hanno prodotto le scintille e il calore che si verificherebbero in una prova di schiacciamento idraulico a movimento più lento, hanno raccolto dati utili, disse Stanley.

All'indomani della caduta, le batterie sono instabili e lo stato di sicurezza di circa metà delle celle è sconosciuto, lei disse. "Sicuramente aiuta con una migliore comprensione per i primi soccorritori a gestire una situazione del genere".

Il test porta al miglioramento

Il peso massimo che può essere utilizzato per distruggere, schiacciare o tagliare una batteria è di 500 libbre a causa dei componenti scelti, disse Grosso. "Che può essere facilmente aggiornato, se necessario, e possiamo continuare ad aggiungere peso per ottenere più forza".

Tubi d'acciaio saldati e guide e cuscinetti standard rendono la torre di caduta economica da mantenere, anche se poco elegante da vedere, detto Grosso, che ha progettato l'elettronica e il software operativo della torre.

"Quando verrà l'inevitabile fuoco, le parti possono essere sostituite a buon mercato, " ha detto. "Non deve essere carino, ma deve essere efficace, e dobbiamo essere in grado di giustificare il costo per i nostri clienti."

Stanley si è unito a Grosso circa 2 anni e mezzo fa e ha migliorato il design meccanico, controlli di sicurezza e di ingegneria per spostare la torre dall'idea alla realtà. Stanley, che ha guidato la fabbricazione e l'installazione della torre di caduta, ha detto che il team prevede di migliorare l'aggeggio man mano che vengono eseguiti più test e i clienti richiedono diversi tipi di test.

"Questo è solo il design di base, " ha detto. "Abbiamo speranze e progetti per migliorarlo".

I miglioramenti futuri consisteranno nell'aggiungere molle o pistoni pressurizzati a gas per aumentare l'accelerazione verso il basso del peso, aumentando la forza d'urto.

"Per ottenere più forza d'impatto possiamo aumentare la massa o l'accelerazione dell'oggetto che colpisce la batteria, o entrambi, " Stanley ha detto. "In questo momento, stiamo accelerando alla velocità di gravità. Il nostro obiettivo è avere un tasso di accelerazione molto più alto, quindi più forza!"

Altri piani si svilupperanno mentre l'industria continua a spingere la busta sulla potenza che le batterie possono produrre e immagazzinare. E mentre quelle batterie si fanno strada in più dispositivi di tutti i giorni, I ricercatori di Sandia continueranno a migliorare nell'abusarne.

È quella voglia di spingere le batterie oltre i loro limiti che alla fine spingerà lo sviluppo. Più dati sono disponibili, i migliori sviluppatori possono progettare la prossima generazione di dispositivi di accumulo di energia con prestazioni migliorate, affidabilità e sicurezza.

"Come capacità aggiuntiva a ciò che stiamo già facendo, la torre di caduta è molto bella, " ha detto Grosso. "I nostri clienti hanno chiesto qualcosa del genere, e mostra solo che abbiamo una seria potenza cerebrale nel nostro laboratorio".