Ультразвук помогает обнаружить дефекты в литий-ионных батареях, прежде чем они зажигают
Исследователи из Университета Дрекселя в Филадельфии (США) разработали процесс диагностики литий-ионного батареи для обнаружения потенциальных дефектов и предотвращения их термического перегрева.
Частые пожары, связанные с зажиганием литий-ионных батарей, обращают внимание на своевременное обнаружение дефектов, которые вызывают тепловую перегрузку и не могут быть обнаружены невооруженным глазом. Исследователи из Университета Дрексала предложили использовать метод ультразвуковой диагностики электрохимических процессов внутри аккумулятора и его механических функций.
«Хотя литий-ионные батареи преподаются в течение почти полувека и были коммерчески доступны более 30 лет, мы только недавно разработали инструменты, которые позволяют нам смотреть на высокое разрешение внутри. Ультразвук адаптирован из других областей, таких как геофизика и биомедицинские науки, но диагностика аккумулятора была доступна только в последнем десятилетии. Поскольку это совершенно новая технология в индустрии аккумулятора и электромобилей, необходимо обучить аккумуляторы аккумуляторам, как это работает и почему это полезно«-Испытает доктор Уэс Чанг, главный исследователь лаборатории для динамики батареи в колледже Дрексел.
Исследователи продемонстрировали дешевое, доступное ультразвуковое устройство для настольных компьютеров, которое, по их мнению, по их мнению, эксперты по батарейке, особенно те, которые работают в производстве электромобилей, могут использовать. По данным по делам потребителей, люди используют три -четыре батареи в день, в том числе смартфоны, ноутбуки, планшеты, электроинструменты и транспортные средства. Гонка на производстве аккумуляторов для всех этих устройств часто приводит к запуску низкокачественных ячеек.
«Хотя большинство литий-ионных батарей сегодня высокоэффективны и безопасны, с использованием тысяч ячеек в электромобилях, а миллионы электромобилей производятся ежегодно, дефекты неизбежны«Говорит Уэс Чанг.
Текущие процессы безопасности и контроля качества, создаваемые в основном, зависят от визуального осмотра и тестирования производительности отдельных ячеек. Изготовленные батареи могут быть проверены с помощью x -Ray, чтобы получить внутренние изображения с высоким содержанием, но они медленные и дорогие.
Производители должны соблюдать правильные протоколы проверки и тестирования, но, учитывая масштаб производства, даже незначительный дефект в строительстве или производстве, который не обнаружен на раннем этапе, может привести к дефектным аккумуляторам крупного партии. Метод, предложенный исследователями из Университета Дрекселя, использует ультразвук, который быстрее и дешевле, чем рентген.
Ученые использовали сканирующую ультразвуковую микроскопию, чтобы отправить звуковые волны с низкой энергией через батарею. Не влияя на внутренние процессы или производительность батареи, скорость волн меняется, когда они проходят изнутри через различные материалы. Это позволяет исследователям быстро и тщательно отслеживать химические изменения внутри батареи.
Это позволяет нам идентифицировать структурные дефекты или повреждения, которые могут привести к короткому замыканию, а также дефектам и дисбалансу материалов, которые могут повлиять на производительность. Новый метод диагностики очень хорош в обнаружении газа, присутствие которых показывает сухие зоны, которые могут вызвать повреждение отдельных компонентов.
Чувствительность ультразвука может также помочь оценить, как новые химические композиции батарей разрушаются в лабораториях исследований и разработок. Команда сотрудничала с партнером SES AI LASS и металлическими батареями, чтобы исследовать процесс. В дополнение к описанию ультразвукового процесса, команда также разработала программное обеспечение для управления открытыми устройствами и быстрый анализ данных.
«Ученые из аккумуляторов хотят создавать лучшие батареи, а не разработать новые инструменты. Мы предоставляем простой пользовательский интерфейс с регулярными обновлениями программного обеспечения. Это дополняет существующий набор ученых с аккумулятором для измерения и диагностики производительности следующих генерационных батарей.«Говорит Уэс Чанг.
