Исследователи из Дрексельского университета в Филадельфии (США) разработали процесс диагностики Li-ion-батарей для выявления вероятных дефектов и предупреждения их теплового разгона.
Частые пожары, связанные с возгоранием Li-ion-аккумуляторов, заставили обратить внимание на своевременное выявление дефектов, которые вызывают тепловой разгон и не могут быть обнаружены невооруженным глазом. Исследователи из Дрексельского университета предложили использовать метод ультразвуковой диагностики электрохимических процессов внутри батареи и ее механических функций.
«Хотя литий-ионные батареи изучаются уже почти полвека и поступили в продажу более 30 лет назад, мы только недавно разработали инструменты, которые позволяют заглянуть внутрь с высоким разрешением. Ультразвук был адаптирован из других областей, таких как геофизика и биомедицинские науки, для диагностики аккумуляторов только в последнее десятилетие. Поскольку это совершенно новая технология в аккумуляторной и электромобильной промышленности, необходимо обучать инженеров по аккумуляторам тому, как она работает и почему она полезна», — объясняет главный исследователь Лаборатории динамики аккумуляторов в Инженерном колледже Дрекселя, доктор наук Вес Чанг.
Исследователи продемонстрировали недорогой и доступный настольный ультразвуковой прибор, который по их убеждению, смогут использовать специалисты по аккумуляторам, в частности, те, кто работает над производством электрокаров. По данным Consumer Affairs, люди ежедневно используют от 3 до 4 электроприборов на аккумуляторах, включая смартфоны, ноутбуки, планшеты, электроинструменты и электротранспорт. Погоня за производство аккумуляторов для всей этой техники нередко приводит к коммерческому выпуску некачественных элементов.
«Хотя подавляющее большинство литий-ионных аккумуляторов сегодня являются высокопроизводительными и безопасными, при использовании тысяч ячеек в электромобилях, а ежегодно производятся миллионы электромобилей, неизбежно возникают дефекты», — отмечает Вэс Чанг.
Текущие процессы контроля безопасности и качества производимых аккумуляторов базируются преимущественно на визуальном осмотре и тестировании производительности отдельных ячеек. Произведенные аккумуляторы могут быть просвечены рентгеном для получения изображения внутреннего пространства с высоким разрешением, но это медленно и дорого.
Производители должны выполнять соответствующие протоколы проверки и тестирования, однако учитывая масштабы производства, даже незначительный конструктивный или производственный дефект, который не был заранее обнаружен, может привести к выпуску на рынок большой партии дефектных аккумуляторов. Предложенный исследователями из Дрексельского университета метод использует ультразвук, который быстрее и дешевле использования рентгена.
Ученые использовали сканирующую ультразвуковую микроскопию для отправки низкоэнергетических звуковых волн через батарею. Не влияя на внутренние процессы или производительность аккумулятора, скорость волн меняется при прохождении через различные материалы внутри. Это позволяет исследователям провести быстрый и тщательный обзор химических изменений внутри аккумулятора.
Таким образом можно выявить структурные дефекты или повреждения, способные привести к короткому замыканию, а также — недостатки материалов и дисбалансы, которые могут повлиять на производительность. Новый способ диагностики очень хорошо обнаруживает газ, наличие которого свидетельствует о сухих участках, способных приводить к выходу из строя отдельных элементов.
Чувствительность ультразвука позволяет также оценивать, как новые химические элементы в составе аккумуляторов выходят из строя в исследовательских и конструкторских лабораториях. В рамках исследования ученые сотрудничали с партнерским стартапом SES AI, занимающимся производством литий-металлических батарей. Кроме описания процесса ультразвукового метода тестирования, команда также разработала программное обеспечение с открытым исходным кодом для управления прибором и проведения быстрого анализа полученных данных.
«Ученые, занимающиеся аккумуляторами, хотят создавать более качественные аккумуляторы, а не разрабатывать новые инструменты. Мы предоставляем простой в использовании пользовательский интерфейс с регулярными обновлениями программного обеспечения. Это дополняет существующий набор инструментов, которые ученые, занимающиеся аккумуляторами, имеют под рукой для измерения и диагностики производительности аккумуляторов следующего поколения», — отмечает Вэс Чанг.
Исследование опубликовано в журнале Electrochimica Acta
Источник: TechXplore
Favbet Tech – это IT-компания со 100% украинской ДНК, которая создает совершенные сервисы для iGaming и Betting с использованием передовых технологий и предоставляет доступ к ним. Favbet Tech разрабатывает инновационное программное обеспечение через сложную многокомпонентную платформу, способную выдерживать огромные нагрузки и создавать уникальный опыт для игроков.
Сообщить об опечатке
Текст, который будет отправлен нашим редакторам: