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TECH INSIGHT NEWS TECHNOLOGIES 26 - ELETTRONICA OGGI 472 - SETTEMBRE 2018 La risonanza magnetica per la diagnosi delle batterie Stefano Bianchi L e ricerche sulle batterie stanno aumentando notevolmente, spinte dalle esigenze legate all’uso di fonti di energia alternative e la sempre maggiore diffusione dei veicoli elettrici. Questi driver aumenteranno ulteriormente la richiesta di batterie migliori e più sicure, ma al momento c’è una gamma piuttosto limitata di strumenti per diagnosticare le condizioni di una batteria senza essere costretti ad aprirla. Capire quando e perché una batteria ricarica- bile perde capacità o si guasta è ancora piutto- sto complesso, soprattutto se si deve evitare di aprirla, come accade per esempio negli impianti durante la loro fase di produzione. Gli ingegneri spesso non sono in grado infatti di determina- re la natura dei difetti o i guasti imminenti della batteria senza smontare il dispositivo, il che di solito provoca la sua distruzione. Un team di ricercatori della New York Universi- ty ha sviluppato una tecnica non invasiva basa- ta sulla risonanza magnetica che può diagnosti- care rapidamente ciò che accade in alcuni tipi di batterie, consente di determinare la quantità di carica rimasta e permette di rilevare i difetti interni e senza essere costretti ad aprirle. Questo tipo di analisi permette di assicurare una maggiore qualità e sicurezza delle celle e costituisce una fase fondamentale per il proces- so di produzione che può far risparmiare alle aziende costi significativi e impedire che si ve- rifichino pericolosi guasti delle batterie. La ricerca si è concentrata sulle batterie ricari- cabili agli ioni di litio (Li-ion), che sono normal- mente utilizzate in dispositivi come per esempio telefoni cellulari, PC portatili e molti altri dispo- sitivi elettronici. I ricercatori hanno adottato una procedura si- mile alla risonanza magnetica per analizzare e misurare i cambiamenti del campo magnetico delle celle elettrochimiche della batteria. In generale, i metodi di risonanza magnetica (MR) forniscono la capacità di misurare piccoli cambiamenti del campo magnetico e, di conseguenza, creare un’immagine di ciò che si trova all’interno di una struttura. La misurazione dei piccoli cambiamenti del campo magnetico indotto all’interno di una cella può essere utilizzata per valutare il livello di integrazione del litio nei materiali usasti per gli elettrodi e diagnosticare alcuni difetti delle celle che potrebbero derivare dal montaggio. Nel caso specifico, sono state esaminate batterie agli ioni di litio in diversi stati e con vari livelli di carica e condizioni (cioè alcune danneggiate e altre no). In questo modo è stato possibile associare i cambiamenti del campo magnetico che circondano le batterie nelle diverse condizioni interne, rivelando lo stato di ca- rica e determinati difetti come per esempio quelli che possono verificarsi durante il normale processo di fabbricazione. La tecnica dimostrata dai ricercatori è veloce, non distruttiva e non necessita della penetrazione di RF nella cella, consentendo di utilizzarla quindi anche per celle rivestite di materiale metallico. Questo permette di rilevare difetti nelle celle che potrebbero essere determinati anche in componenti non ancora finiti dal punto di vista del processo di produzione. Schema del sistema utilizzato per rilevare le condizioni delle batterie messo a punto dai ricercatori della New York University