Il laboratorio nazionale di Argonne ha compiuto un significativo progresso nella ricerca sulle batterie, offrendo informazioni e strumenti fondamentali per migliorare l’affidabilità e il design delle batterie per veicoli elettrici. Questo studio si concentra su un fenomeno noto come “soft-shorts”, che rappresenta un primo passo verso il fallimento permanente di una batteria. Gli scienziati di Argonne hanno condotto un’indagine approfondita su questi piccoli cortocircuiti, fornendo alla comunità scientifica internazionale nuove conoscenze e metodi per progettare batterie per veicoli elettrici (EV) più efficienti.
La sfida del litio metallico
Le ricerche dell’Argonne si sono focalizzate sulle batterie a stato solido con anodi (elettrodi negativi) in metallo di litio, considerati da molti il “Santo Graal” delle tecnologie per batterie. Il litio metallico può immagazzinare una grande quantità di carica in uno spazio ridotto, consentendo così un’autonomia di guida dei veicoli elettrici molto più lunga rispetto alle tradizionali batterie agli ioni di litio con anodi in grafite. Tuttavia, il litio metallico presenta sfide operative a causa della sua elevata reattività con gli elettroliti liquidi nelle batterie tradizionali. Gli elettroliti sono materiali che muovono particelle cariche, note come ioni, tra i due elettrodi di una batteria, convertendo l’energia immagazzinata in elettricità.
Il problema dei soft-shorts
Durante lo sviluppo di un nuovo elettrolita solido per le batterie EV, il team di Argonne ha notato un comportamento insolito. Hanno osservato piccole e brevi fluttuazioni di tensione e hanno deciso di indagare più a fondo. Attraverso ripetute cariche e scariche delle batterie per centinaia di ore, misurando vari parametri elettrici come la tensione, il team ha determinato che le batterie stavano sperimentando soft-shorts, ovvero piccoli cortocircuiti temporanei.
Comportamento dinamico dei soft-shorts
L’ulteriore esame del team ha rivelato che i soft-shorts hanno un comportamento molto dinamico. Spesso si formano, scompaiono e si riformano in microsecondi o millisecondi. Questo è un aspetto importante per i ricercatori di batterie, poiché i soft-shorts sono come piccoli fantasmi che distruggono la batteria senza che ci si accorga.
Contributo alla comunità di ricerca
Durante l’esame approfondito dei soft-shorts, il team di Argonne ha sviluppato e dimostrato diversi nuovi metodi per rilevare e analizzare il fenomeno. Ad esempio, un metodo quantifica quanto i soft-shorts contribuiscono alla resistenza di una batteria al flusso di corrente. Isolare il contributo dei soft-shorts può aiutare i ricercatori a valutare meglio lo stato di salute delle loro batterie.
