Le batterie sono difficili da osservare e analizzare, non possono essere realmente aperte a causa della loro natura volatile, un modo per monitorare le batterie è attraverso la tecnologia a raggi X. Tuttavia, l’attrezzatura è molto costosa e questi metodi faticano a bilanciare risoluzione, sensibilità e velocità.
Recentemente ingegneri dell’Università del Texas hanno sviluppato un metodo a basso costo per utilizzare la tecnologia a raggi X per catturare immagini all’interno delle batterie e quindi implementare un algoritmo software per riempire gli spazi vuoti. Il nuovo sistema invece utilizzare una lente a raggi X che potrebbe costare centinaia di migliaia di dollari, utilizza un paio di fogli di carta vetrata per strutturare l’illuminazione in un campione, in modo da consentire una mappatura dettagliata su scala nanometrica.
Yijin Liu, professore associato presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica Walker in collaborazione con l’Università del Texas, ha affermato:
«I dati possono sembrare banali a prima vista, ma contengono molte informazioni che possono essere estratte dai nostri algoritmi».
Lo studio pubblicato nella rivista Proceedings of the National Academy of Sciences, è la continuazione del lavoro svolto presso l’Università di Stanford per migliorare le tecniche sperimentali per monitorare nel tempo i cambiamenti strutturali nelle batterie.
Utilizzo della carta vetrata
L’uso della carta vetrata modifica l’illuminazione di un campione, consentendo un’immagine più ampia ma meno completa. L’algoritmo estrae informazioni sulle particelle chimiche nell’immagine nello stesso modo in cui un software di riconoscimento facciale potrebbe essere in grado di identificare i volti sfocati in una foto di gruppo.
I componenti della batteria sono costituiti da molte differenti particelle di una serie di sostanze chimiche, nel corso del tempo, quando la batteria si carica e si scarica ripetutamente, queste particelle possono staccarsi e fluttuare, riducendo la capacità della batteria.
Yijin Liu ha affermato:
«Il tuo cellulare potrebbe indicare che è carico al 100% e ha 10 ore di durata della batteria, ma in realtà durerà solo sei ore a causa delle modifiche alla struttura interna».
Capire che cosa succede a queste particelle chimiche nel corso del tempo, può aiutare i ricercatori a progettare batterie più affidabili che non risentano di questo fenomeno. Le applicazioni di questa tecnica vanno oltre le batterie, qualsiasi situazione che richieda un’imaging interna non invasiva, potrebbe trarne beneficio, compresi settori come la biologia, gli studi ambientali e la scienza dei materiali.
