Nuovi strumenti per la ricerca sulle batterie

- Fiera leader a livello mondiale come stimolo per la collaborazione globale
- Analisi moderna indispensabile per la ricerca sulle batterie
- Tutti i principali produttori di apparecchiature presenti all'analytica

Ricercatori di tutto il mondo lavorano a batterie potenti per la transizione energetica. La tecnologia analitica moderna è essenziale in questo contesto. L'analytica mette quindi al centro nuove apparecchiature e metodi per la ricerca sulle batterie. La fiera leader mondiale per la tecnologia di laboratorio, analisi e biotecnologia con la conferenza analitica associata si svolge dal 31 marzo al 3 aprile 2020 presso il quartiere fieristico di Monaco.

Le batterie agli ioni di litio sono presenti nelle auto elettriche, negli smartphone e in molti altri dispositivi mobili. Tuttavia, presentano alcuni svantaggi – dai componenti preoccupanti come il cobalto, alla infiammabilità, fino alla autodiscarica. Per questo ricercatori di tutto il mondo lavorano all'ottimizzazione delle batterie agli ioni di litio o allo sviluppo di alternative come le batterie al sodio-ione. Per farlo, sono necessarie tecniche analitiche all'avanguardia.

«Molti produttori di apparecchiature hanno riconosciuto l'urgenza nella ricerca sulle batterie e sull'energia e hanno specificato i loro sistemi di conseguenza», spiega Susanne Grödl, responsabile del progetto analytica presso la fiera di Monaco. L'analytica presenta l'intera gamma di sistemi analitici che contribuiscono allo sviluppo della tecnologia di accumulo di energia. Per gli highlight della ricerca sulle batterie, è disponibile anche il recentemente pubblicato «Rapporto sulle tendenze di batterie e mobilità elettrica».

Tecnologie per batterie migliori

Chi desidera sviluppare batterie migliori deve comprendere i processi all’interno della cella. L'invecchiamento dell'elettrolita, il mezzo conduttore tra le due elettrodi, è decisivo per la sicurezza, la durata e le prestazioni di una batteria. Soprattutto con metodi spettroscopici e con la combinazione di cromatografia e spettrometria di massa, i ricercatori studiano quali sostanze indesiderate si formano durante l'invecchiamento dell'elettrolita. Basandosi su questa conoscenza, vengono sviluppati elettroliti più stabili e nuovi additivi per elettroliti.

Anche gli elettrodi cambiano nel tempo. In batterie agli ioni di litio, ad esempio, si possono formare depositi di litio, chiamati dendriti, sulla parte negativa dell'elettrodo. Sono considerati causa di cortocircuiti interni e incendi della batteria. Metodi microscopici – dalla microscopia ottica alla microscopia a forza atomica ad alta risoluzione – rendono visibili i dendriti e forniscono indicazioni per lo sviluppo di batterie sicure. Tecniche sensibili alla superficie come la spettroscopia ATR-FTIR e l'imaging Raman identificano modifiche e depositi sugli elettrodi.

Inoltre, la ricerca sulle batterie necessita di apparecchiature che determinino i parametri fisici. Strumenti di misurazione della superficie, ad esempio, aiutano nel design degli elettrodi, poiché superfici più grandi aumentano la capacità della batteria e consentono una ricarica rapida. Con i calorimetri, invece, si può studiare il rilascio di calore delle batterie, correlato all'autodiscarica.

Apparecchiature per la ricerca sulle batterie all'analytica

Per scoprire quale metodo analitico sia più adatto a una determinata domanda, gli interessati possono consultare l'analytica. Apparecchiature per la ricerca sulle batterie sono offerte da Bruker, Metrohm, Thermo Fisher Scientific, Shimadzu e molti altri espositori.

«La ricerca sulle batterie è ricerca innovativa di frontiera, che richiede sistemi analitici all'avanguardia», sottolinea la responsabile del progetto analytica Grödl. Per garantire che i nuovi strumenti soddisfino le alte esigenze, produttori e utilizzatori collaborano spesso strettamente nello sviluppo delle apparecchiature. Grödl evidenzia: «L'analytica si propone come stimolo per tali collaborazioni. Per questo motivo, siamo lieti che tutti i principali fornitori di sistemi analitici presenteranno le loro novità all'analytica.»