Una scoperta tecnologica potrebbe cambiare radicalmente la gestione delle batterie, con ricadute dirette su mobilità elettrica, energie rinnovabili e aviazione sostenibile. Un gruppo di ricercatori del Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Advanced Materials (IFAM), in Germania, ha sviluppato una tecnica avanzata per analizzare in tempo reale il comportamento interno delle batterie durante il loro funzionamento, in modo da garantirne una migliore efficienza e sicurezza.
Come funziona la spettroscopia dinamica di impedenza
La metodologia, guidata dal professor Fabio La Mantia dell’Università di Brema, si basa su una versione potenziata della spettroscopia di impedenza, tecnica fino ad ora relegata a fasi di inattività della batteria.
Questa nuova versione, chiamata spettroscopia dinamica di impedenza, consente misurazioni continue anche durante la carica o scarica, offrendo fino a un milione di dati al secondo. Si tratta di un cambio di paradigma: mentre prima servivano minuti e batterie ferme per ottenere dati significativi, ora si può avere una visione continua e dettagliata dello stato interno di ogni cella.
Il metodo impiega un segnale di test a più frequenze sovrapposto alla normale corrente di carica o scarica della batteria. Questo permette ai ricercatori di tracciare in modo preciso l’evoluzione di parametri fondamentali come lo state of charge (SoC), lo state of health (SoH) e lo stato di sicurezza complessivo della cella.
Per rendere possibile l’analisi in tempo reale di una quantità così elevata di dati, il team del Fraunhofer IFAM ha sviluppato algoritmi specifici in grado di ridurre drasticamente il volume di dati mantenendo intatta la precisione. “Abbiamo creato algoritmi che riducono la mole di informazioni prima dell’analisi, senza perdere dettagli rilevanti,” ha spiegato Hermann Pleteit, a capo del progetto.
Questa soluzione consente un monitoraggio istantaneo delle condizioni interne delle batterie, rendendo possibili interventi tempestivi in caso di anomalie, come il surriscaldamento, senza dipendere da sensori esterni più lenti e meno precisi.
Impatti sulle batterie di auto elettriche, rinnovabili e aviazione
Uno dei settori che trarrà maggior beneficio da questa innovazione è quello delle auto elettriche. I sistemi di gestione delle batterie potranno, ad esempio, rilevare in tempo reale eventuali surriscaldamenti e ridurre immediatamente la potenza, evitando danni. Ma anche i tempi e le modalità di ricarica potranno essere ottimizzati: si potrà scegliere tra carica veloce e lenta in base alle condizioni effettive della batteria, migliorando sia l’efficienza che la durata nel tempo.
Il potenziale di questa tecnologia si estende anche alle fonti rinnovabili, dove i sistemi di accumulo sono fondamentali per compensare le variazioni nella produzione di energia. Il monitoraggio in tempo reale consente di rispondere meglio a fluttuazioni nella domanda o nell’offerta energetica.
Anche il settore dell’aviazione elettrica, ancora agli inizi, guarda con interesse alla spettroscopia dinamica. “Questi tipi di sistemi potrebbero essere utilizzati, ad esempio, negli aerei elettrici ecologici. Questo mercato è agli inizi in questo momento. E anche l’industria marittima sta segnalando interesse per la tecnologia”, ha dichiarato Pleteit.
Un ulteriore punto di forza della nuova metodologia è la versatilità: la spettroscopia dinamica non è limitata alle batterie agli ioni di litio. Può essere utilizzata anche con tecnologie emergenti come batterie allo stato solido, al sodio, al litio-zolfo e altri sistemi ancora in fase di sviluppo. Ciò rende questa innovazione una pietra miliare nella transizione energetica, poiché assicura un metodo di controllo efficace e adattabile per qualsiasi nuova soluzione di accumulo che verrà adottata nei prossimi anni.
