Batterie agli ioni di sodio: lo studio BAM rivela la necessità di ricerca sulla sicurezza
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L'Istituto federale per la ricerca e il collaudo dei materiali (BAM), insieme alla European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) e all'Istituto Fraunhofer per la dinamica ad alta velocità (EMI), ha studiato la sicurezza delle batterie agli ioni di sodio. Questo tipo di batterie è considerato un'alternativa sostenibile alle batterie agli ioni di litio. I risultati dello studio dimostrano che i meccanismi di sicurezza collaudati non sono automaticamente ugualmente efficaci per tutte le tecnologie di batterie, ma devono essere adattati in modo specifico alla composizione chimica e al design delle celle delle nuove batterie.
Nelle indagini è stato simulato un danno meccanico a una batteria agli ioni di sodio utilizzando il cosiddetto test di penetrazione con chiodi. Questo test è una procedura riconosciuta a livello internazionale per valutare il comportamento di sicurezza delle batterie. Consiste nel perforare deliberatamente una cella con un perno metallico per innescare un evento di danno critico.
L'obiettivo era scoprire se la batteria - simile alle batterie agli ioni di litio - entra in una pericolosa reazione termica in cui la cella si riscalda fortemente e può incendiarsi o esplodere, e se i meccanismi di sicurezza incorporati sono efficaci. Grazie ai materiali che consentono di risparmiare risorse e ai potenziali vantaggi in termini di costi, le batterie agli ioni di sodio sono considerate una promettente alternativa ai sistemi agli ioni di litio.
Utilizzando immagini a raggi X ad alta velocità in una camera di prova appositamente sviluppata dall'Istituto Fraunhofer per la dinamica ad alta velocità (EMI), i ricercatori della European Synchrotron Radiation Facility di Grenoble sono riusciti a visualizzare per la prima volta in tempo reale i processi interni delle batterie agli ioni di sodio durante un evento critico. Sono stati analizzati a confronto diretto anche altri due tipi di batterie con meccanismi di sicurezza e proprietà chimiche diverse: una classica batteria agli ioni di litio con catodo di nichel-manganese-cobalto, ampiamente utilizzata nei veicoli elettrici e nei dispositivi portatili, e una batteria al litio-ferro-fosfato. Questo tipo di batteria è considerato particolarmente sicuro e viene spesso utilizzato nei sistemi di accumulo stazionari.
I risultati hanno mostrato chiare differenze di comportamento: La batteria al litio-ferro-fosfato si è dimostrata particolarmente stabile. La batteria agli ioni di litio con catodo di nichel-manganese-cobalto ha reagito in modo controllato e i suoi meccanismi di sicurezza hanno funzionato come previsto. Il comportamento della batteria agli ioni di sodio è stato sorprendente: in questo caso si è verificato un processo quasi esplosivo. Tuttavia, ciò non è stato causato dalla chimica della cella stessa, ma da un guasto del sistema di sfiato della cella, che dovrebbe garantire il rilascio della pressione in eccesso. Tuttavia, a causa del rapido aumento della pressione, il sistema di sfiato è stato bloccato da altri componenti dell'apparecchiatura di sicurezza, il che ha portato alla reazione improvvisa e violenta.
"Le nostre indagini dimostrano che i meccanismi di sicurezza non possono essere semplicemente trasferiti da una tecnologia di batteria all'altra", spiega Nils Böttcher, responsabile del Battery Test Centre di BAM. "Soprattutto con i nuovi tipi di batterie, come le celle agli ioni di sodio, i componenti meccanici, come i sistemi di sfiato, devono essere adattati e testati in modo specifico. I nostri risultati non mettono in discussione la sicurezza fondamentale della tecnologia agli ioni di sodio, ma sottolineano la necessità di considerare insieme la composizione chimica e la progettazione della sicurezza". BAM è quindi attivamente coinvolta nello sviluppo di standard e norme nel campo della sicurezza delle batterie agli ioni di sodio".
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Tedesco può essere trovato qui.
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