Uno sguardo al cuore della batteria
Grazie alla tecnologia di misura PTB, i processi chimici nelle batterie possono essere osservati in modo non distruttivo
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Le batterie ad alte prestazioni sono la chiave della mobilità elettrica e della transizione energetica. In futuro, dovranno contenere meno materie prime scarse e dannose, essere prodotte in modo più ecologico ed essere più facili da riciclare. La domanda è enorme e una tecnologia di misurazione innovativa può accelerare notevolmente lo sviluppo. È qui che entra in gioco il nuovo progetto di ricerca europeo HyMetBat (Hybrid metrology for sustainable and low-carbon footprint battery materials). L'obiettivo è sostenere la transizione dalle batterie agli ioni di litio a tecnologie più efficienti dal punto di vista delle risorse, come le batterie agli ioni di sodio.
"Vogliamo fornire ai produttori strumenti per analizzare con precisione e migliorare in modo specifico i materiali delle batterie", spiega Burkhard Beckhoff del Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), che guida il consorzio internazionale con quasi 30 partner. L'attenzione si concentra su nuovi metodi e standard di misurazione che consentono di approfondire la chimica e il funzionamento delle batterie rispetto al passato. In questo modo è possibile caratterizzare con precisione i materiali per le nuove tecnologie delle batterie, dallo sviluppo di nuovi elettrodi sostenibili all'ottimizzazione dei processi di riciclaggio.
Sono coinvolti istituti nazionali di metrologia, università e partner industriali. "L'alto livello di partecipazione dimostra quanto sia grande l'interesse per le batterie di lunga durata, ad alte prestazioni ed economiche, non da ultimo per la sicurezza energetica, la sovranità tecnologica e la competitività", sottolinea Beckhoff.
PTB contribuisce con una tecnologia chiave: l'analisi di fluorescenza a raggi X. Essa fornisce informazioni ad alta risoluzione sui materiali per le nuove tecnologie delle batterie. Essa fornisce informazioni ad alta risoluzione sugli elementi chimici e sui loro legami, mentre una batteria è in funzione. La carica, la scarica e tutti i processi chimici coinvolti possono essere osservati in modo preciso e non distruttivo. Queste conoscenze in tempo reale erano finora possibili solo in misura limitata e sono di grande valore per lo sviluppo mirato dei materiali.
Nel progetto, l'analisi della fluorescenza a raggi X è combinata con altre potenti tecniche di analisi. In questo modo si ottiene un quadro completo delle proprietà chimiche, elettriche, strutturali e termiche dei materiali delle batterie, e quindi una comprensione approfondita della loro complessa interazione, che determina la capacità, l'efficienza, la densità di energia e la durata di una batteria I metodi analitici e le scoperte sviluppate dovrebbero passare dal laboratorio alla produzione industriale e al riciclaggio, per ottenere nuove tecnologie di batterie più sostenibili, con prestazioni più elevate e una durata di vita più lunga.
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