Batteria Parlante

Una batteria parlante capace di raccontare in tempo reale cosa succede al suo interno potrebbe cambiare parecchio il modo in cui gestiamo la sicurezza delle celle ad alta densità energetica. L'idea arriva da un gruppo di ricercatori dell'Università di Kiel, in Germania, che ha messo a punto un sistema in grado di trasmettere dati sul proprio stato interno, a partire dalla temperatura, usando gli stessi cavi di alimentazione già impiegati per la ricarica. Niente cablaggi aggiuntivi, insomma, e questo cambia molto le carte in tavola. Chi lavora con le batterie, ma anche chi semplicemente le usa ogni giorno, conosce bene un incubo preciso: il cosiddetto thermal runaway. Si tratta di un guasto che porta una cella a surriscaldarsi in modo incontrollato, fino a incendiarsi o addirittura esplodere. I sistemi di battery management, i cosiddetti BMS, aiutano a ridurre il rischio, ma restano imperfetti. Il problema è che nella maggior parte dei casi controllano la temperatura solo sulla superficie esterna del pacco, senza accorgersi di eventuali picchi localizzati che si formano dentro. E poi, i metodi tradizionali di monitoraggio aggiungono complessità, cavi extra e, ovviamente, costi. La tecnica load-shift keying e i suoi vantaggi La soluzione ideata dal team tedesco della CAU si appoggia a una tecnica chiamata load-shift keying, o più semplicemente LSK. In pratica, un piccolo circuito risonante integrato nella batteria modifica leggermente l'impedenza elettrica della cella in base ai dati raccolti da un sensore interno. Queste variazioni modulano il ripple, ossia quell'ondulazione residua ad alta frequenza già presente nel segnale elettrico generato dall'elettronica di potenza. Il risultato è che un caricabatterie o un BMS riesce a recuperare le informazioni senza bisogno di cavi dati separati. I ricercatori mettono in evidenza un dettaglio non da poco: il circuito occupa pochissimo spazio e, non richiedendo cablaggi ulteriori, risulta molto più economico di altre soluzioni per il monitoraggio interno della temperatura. Anzi, in futuro potrebbe diventare ancora più compatto, fino a integrarsi direttamente nei materiali della batteria stessa. Un bel salto in avanti, considerando quanto sia complicato oggi guardare dentro una cella mentre lavora. I primi test si sono concentrati sulla temperatura, ma il parametro rilevabile può cambiare. Vengono citati come esempi la pressione, la presenza di gas o le deformazioni meccaniche, tutti segnali che qualcosa dentro la batteria non sta girando come dovrebbe. E qui sta il punto: a differenza dei sensori esterni classici, un sensore interno può cogliere un riscaldamento pericoloso molto prima, lasciando ai sistemi di gestione il tempo di ridurre la corrente di carica o scarica prima che si arrivi al thermal runaway. Il concetto è stato validato su due diverse celle agli ioni di litio-ferro-fosfato, le famose LFP, compresa una cella di grande formato da 100 Ah. Gli esperimenti hanno mostrato una comunicazione affidabile, con un buon rapporto segnale-rumore, sfruttando i collegamenti elettrici già presenti nella batteria.

Batteria Parlante

Batteria parlante, l’invenzione dell’Università di Kiel che previene gli incendi