Gli studiosi hanno sviluppato un nuovo metodo per valutare con attenzione l’invecchiamento nelle celle delle batterie: si tratta di una ricerca condotta dal team dell’Argonne National Laboratory (ANL) del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DOE). Lo studio è stato condotto grazie alla risonanza magnetica nucleare, che trova impiego nell’imaging medico.
La spettroscopia di risonanza magnetica nucleare è una tecnica che utilizza le proprietà magnetiche dei nuclei atomici per fornire informazioni sulle strutture atomiche e sulle reazioni nei materiali delle batterie. Secondo gli studiosi grazie alla risonanza magnetica nucleare è possibile monitorare con precisione i cambiamenti chimici nelle celle delle batterie al litio.
Longevità delle batterie al litio: lo studio condotto grazie alla risonanza magnetica nucleare
Il chimico e ricercatore Baris Key, uno degli autori dello studio, ha sottolineato che è possibile sondare l’evoluzione a lungo termine delle batterie al litio senza aprirle e grazie alla risonanza magnetica nucleare. Per poter trasformare l’energia immagazzinata in energia elettrica, gli elettroliti spostano gli ioni di litio tra due elettrodi nelle odierne batterie agli ioni di litio. Gli anodi, o elettrodi negativi, della maggior parte delle batterie agli ioni di litio presenti nei veicoli elettrici sono composti da grafite. Prima che il silicio possa essere utilizzato nell’anodo è necessario risolvere una serie di problematiche di natura tecnica. Gli ioni di litio si combinano con il silicio durante il processo di ricarica di una cella della batteria con anodo di silicio per creare sostanze chiamate siliciuri di litio.
Secondo gli studiosi, ciò si traduce in un aumento del volume dell’anodo fino al 400%. Il litio lascia l’anodo quando la cella si scarica, il che ne provoca la contrazione. A seguito dell’espansione e della contrazione l’anodo di silicio può rompersi. I siliciuri di litio sono anche estremamente reattivi, rendendo la loro interazione con l’elettrolita della cella notevolmente meno stabile. Grazie alla spettroscopia di risonanza magnetica nucleare è possibile tracciare il destino degli atomi di litio nelle celle anodiche di silicio durante i loro processi di carica e scarica, seguiti da un periodo di riposo di sette mesi.
