Batterie “loquaci”: i ricercatori sviluppano un nuovo sistema di comunicazione
In futuro, le batterie potrebbero fornire informazioni sul proprio stato, rendendole più economiche e sicure
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In futuro, le batterie potrebbero essere in grado di “segnalarci” quando al loro interno si verifica un cambiamento – ad esempio, quando la temperatura aumenta o iniziano a formarsi dei gas. Un gruppo di ricerca dell’Università di Kiel ha sviluppato un nuovo principio di comunicazione che rende possibile tutto ciò. Il sistema non richiede cavi dati aggiuntivi e potrebbe rendere i sistemi di gestione delle batterie più semplici, più economici e, a lungo termine, più sicuri.
Il dottor Hamzeh Beiranvand (a sinistra) tiene in mano la cella della batteria, mentre Johannes Diers (a destra) mostra il circuito elettronico sviluppato appositamente. Insieme, presentano il prototipo di una “batteria parlante”.
Christina Anders, Uni Kiel
Una batteria che “parla” non usa parole: comunica attraverso i dati. I ricercatori dell’Università di Kiel hanno dimostrato come i sensori all’interno di una cella della batteria possano trasmettere dati di misurazione all’esterno senza la necessità di cavi di comunicazione aggiuntivi. Il sistema utilizza invece i collegamenti di alimentazione esistenti e l’elettronica che già controlla il processo di carica e scarica della batteria. Il team la definisce quindi una «batteria loquace»: una batteria in grado di comunicare autonomamente le informazioni provenienti dal suo interno. Il dott. Hamzeh Beiranvand della cattedra di Elettronica di Potenza ha recentemente presentato il concetto sulla rivista Communications Engineering.
Sensori all’interno della batteria anziché solo sulla superficie
Le batterie moderne, come quelle utilizzate nei veicoli elettrici o nei sistemi di accumulo di energia stazionari, sono costituite da numerose celle singole. Attualmente, i sensori di temperatura sono in genere posizionati solo all’esterno di queste celle. La sfida sta nel fatto che spesso il calore pericoloso si sviluppa per primo all’interno di una cella della batteria, dove inizialmente rimane inosservato. Sebbene in linea di principio sia possibile collocare i sensori all’interno della cella, attualmente ciò richiede componenti elettronici aggiuntivi e cavi dati che occupano spazio prezioso all’interno della batteria, già densamente popolata.
Il nuovo approccio è stato progettato per superare questa limitazione. I ricercatori hanno integrato un piccolo circuito elettronico direttamente nella cella della batteria. Occupa pochissimo spazio e converte le letture del sensore di temperatura in un segnale digitale. Questo segnale esce poi dalla batteria attraverso gli stessi terminali già utilizzati per la carica e la scarica. Non è necessario alcun cablaggio di comunicazione aggiuntivo.
«Il nostro lavoro rappresenta un primo passo verso batterie intelligenti in grado di monitorare e segnalare continuamente le proprie condizioni», afferma Beiranvand. «Ciò potrebbe rendere i sistemi a batteria sia più sicuri che più economici». Un altro vantaggio è che il nuovo principio di comunicazione consente di riutilizzare i componenti già presenti. Sulla base di una prima valutazione dei costi effettuata dal team, il sistema potrebbe ridurre i costi di circa il 35 per cento rispetto alle soluzioni convenzionali che si avvalgono di un cablaggio separato per i sensori.
Secondo i ricercatori, in futuro il circuito elettronico potrebbe essere ulteriormente miniaturizzato o integrato direttamente nei nuovi materiali delle batterie. Poiché i sensori misurano i processi all’interno della cella stessa, potrebbero anche aiutare i ricercatori a comprendere meglio e a migliorare sistematicamente i materiali delle batterie di prossima generazione.
«In linea di principio, il concetto non si limita ai sensori di temperatura», afferma Johannes Diers, dottorando presso la cattedra di Elettronica di Potenza e primo autore dello studio. «Anche sensori di pressione, di gas o di altro tipo potrebbero trasmettere informazioni dall’interno della batteria esattamente allo stesso modo».
A lungo termine, i ricercatori prevedono applicazioni ovunque vengano utilizzati sistemi di batterie ad alte prestazioni: dai veicoli elettrici e gli impianti di accumulo stazionario per l’energia eolica e solare, fino ai sistemi di accumulo residenziali.
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 Inglese può essere trovato qui.
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