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VIII Power POWER 19 - OTTOBRE 2018 linguetta della cella quando viene applicato per 4 secon- di un carico termico di 1.100 °C, tipico della saldatura. Il calore si diffonde nella cella, portando la temperatura sopra i 100 °C. Anche quando la fonte esterna di calore viene rimossa, la temperatura interna alla cella continua a salire, raggiungendo i 138 °C nel jelly roll quattro secondi dopo che il riscaldamento esterno è cessato. Bohn commenta: “Questo livello di temperatura causa danni irreversibili come la decomposizione dell’elettro- lita, che è molto sensibile al calore, e il cambiamento delle caratteristiche dell’interfase solido-elettrolita. Que- sti effetti non causano soltanto danni materiali localizza- ti, ma provocano anche per- dite di capacità complessiva e un aumento nella resistenza della cella”. Fornire energia senza danneggiamenti I ricercatori volevano con- fermare che l’alta densità energetica di un raggio laser consente di effettuare una saldatura veloce pur limitan- do l’apporto di calore nella cella della batteria. Questa tecnica è molto rapida e, gra- zie all’alta densità di potenza del raggio, si può applicare a un’ampia varietà di metalli. Per simulare la saldatura con il laser, è stata applicata una temperatura di 1.100 °C sulla linguetta della cella per 0,2 secondi (Fig. 4). Il team ha verificato che il calore si propagava lungo l’involucro della cella, generando una temperatura moderata che non superava i 36 °C e non costituiva quindi un pericolo per i componenti del- la batteria. La distribuzione simulata della temperatura all’interno del jelly roll mostra un buon accordo con le immagini termografiche registrate diversi secondi dopo la fusione laser di una cella agli ioni di litio 26650. Fondamenta per costruire il futuro “Adesso disponiamo di uno strumento di simulazione af- fidabile”, commenta Liebig. “COMSOL Mul- tiphysics è intuitivo e offre funzionalità utili. È molto facile adattarlo alle nostre esigenze, dai materiali alle condizioni al contorno. Le sue diverse interfacce fisiche, le sue funziona- lità per la geometria e la sua flessibilità fanno risparmiare davvero moltissimo tempo”. Il team conclude: “Esistono così tanti tipi di bat- terie per applicazioni diverse che non è possibi- le trovare un materiale, una dimensione o una forma perfetta. Il nostro modello amplia enor- memente la portata della ricerca futura. Pos- siamo modificare la geometria, l’applicazione, i materiali. Grazie alla simulazione numerica, possiamo continuare a esplorare con fiducia il mondo delle batterie al litio”. Nota: il 25 giugno 2017 NEXT ENERGY è stata ri- battezzata DLR Institute of Networked Energy Systems Figura 4 – Profili delle sonde di temperatura dopo 4 secondi di stress termico a 1.100 °C Figura 3 – Simulazione della propagazione della temperatura dopo la saldatura della linguetta a 1.100 °C.Vengono mostrate la distribuzione della temperatura dopo 4 secondi di stress termico (a sinistra) e 4 secondi dopo che la fonte di calore è stata rimossa (a destra).