צוות מחקר מציג בדיקת סוללה לא הרסנית
צוות מחקר בינלאומי פיתח שיטה חדשה לבדיקה לא הרסנית של מצבן של סוללות. מרכז הלמהולץ לחקר יונים כבדים ע"ש GSI בדרמשטט, באמצעות מכון הלמהולץ מיינץ, היה בין השותפים במחקר. התוצאות פורסמו בכתב העת Chemical Science.
בנוסף למכון הלמהולץ מיינץ, היו מעורבים במחקר גם אוניברסיטת יוהנס גוטנברג מיינץ, ה-Physikalisch-Technische Bundesanstalt בברלין ואוניברסיטת ניו יורק.
בעיות בסוללה לרוב נובעות מהאלקטרוליט
סוללות נטענות - המכונות גם מצברים - הן הכרחיות בתחומים רבים כיום, כגון סמארטפונים, מחשבים ניידים, כלי רכב חשמליים ואחסון אנרגיה מתחדשת. עם זאת, סיבות נפוצות לכשל בסוללות הן שינויים או אובדן של האלקטרוליט, הנוזל שבתוך הסוללה.
האלקטרוליט מאפשר הובלת חלקיקים טעונים בין האלקטרודות. במהלך מחזורי טעינה רבים, ההרכב הכימי שלו יכול להשתנות, או שהוא עלול לדלוף. במקרים לא רצויים, הדבר עלול להוביל להתחממות יתר או אפילו לפיצוצים.
אבחון חדש באמצעות תהודה מגנטית גרעינית
עד כה, חסרו שיטות אמינות לבדיקת מצב האלקטרוליט מבלי לפתוח את מעטפת הסוללה. כאן בדיוק נכנס לתמונה המחקר החדש.
המדענים משתמשים בשיטה מיוחדת של תהודה מגנטית גרעינית הנקראת ZULF-NMR (תהודה מגנטית גרעינית מאפס לשדה אולטרה-נמוך). טכניקה זו מודדת תהודה מגנטית ללא שדה מגנטי חיצוני חזק. אפילו מעטפות המתכת של סוללות חדירות לטכניקה זו, מה שמאפשר מדידות בתוכן.
באמצעות שיטה זו, צוות המחקר הצליח לראשונה לזהות ולכמת הן ממסים והן מלחי ליתיום באלקטרוליטים של סוללות מסחריות ישירות דרך מעטפת הסוללה.
פרספקטיבות לפיתוח סוללות
הטכנולוגיה החדשה תוכל לשמש בעתיד לניטור סוללות במהלך הפעולה. מדידות כאלה, המכונות "אופרנדו", יסייעו בזיהוי נזקים מוקדם ובהארכת תוחלת החיים של הסוללות.
יתר על כן, השיטה יכולה לספק תובנות חשובות לגבי תהליכים אלקטרוכימיים ולתמוך בפיתוח טכנולוגיות סוללות חדשות.
צוות המחקר כבר מתכנן ניסויים נוספים כדי להפוך את שיטות המדידה למהירות, מדויקות וחסכוניות יותר. המטרה היא לבסס אבחון סוללות לא הרסני ככלי משלים במחקר ובתעשייה בעתיד.
(דרמשטאדט – אדום/PM/GSI)
תמונה ראשית: שיטת מדידה ZULF-NMR ייצוג גרפי של מדידת ZULF-NMR של תא שקית (במרכז) באמצעות חיישנים קוונטיים כגון מגנטומטרים אופטיים (OPMs, למעלה) והתקני הפרעה קוונטית מוליכי-על (SQUIDs, למטה), שיכולים לזהות ולכמת את השדות המגנטיים הקטנים הנוצרים על ידי הספינים הגרעיניים של המולקולות באלקטרוליט הסוללה.
