REKLAMA
Zespół badawczy prezentuje nieniszczący test baterii
Międzynarodowy zespół badawczy opracował nową metodę nieniszczącego badania stanu akumulatorów. Centrum Badań Ciężkich Jonów GSI Helmholtza w Darmstadt, za pośrednictwem Instytutu Helmholtza w Moguncji, było jednym z partnerów badania. Wyniki opublikowano w czasopiśmie „Chemical Science”.
Oprócz Instytutu Helmholtza w Moguncji w badania zaangażowane były także Uniwersytet Jana Gutenberga w Moguncji, Physikalisch-Technische Bundesanstalt w Berlinie i Uniwersytet Nowojorski.
Przyczyną problemów z akumulatorem jest często elektrolit
Akumulatory – zwane również bateriami – są dziś niezbędne w wielu dziedzinach, takich jak smartfony, laptopy, pojazdy elektryczne i magazyny energii odnawialnej. Jednak częstą przyczyną awarii akumulatorów są zmiany lub utrata elektrolitu, czyli płynu wewnątrz akumulatora.
Elektrolit umożliwia transport naładowanych cząstek między elektrodami. Podczas wielu cykli ładowania jego skład chemiczny może ulec zmianie lub może dojść do wycieku. W niekorzystnych przypadkach może to prowadzić do przegrzania, a nawet wybuchu.
Nowa diagnoza dzięki rezonansowi magnetycznemu jądrowemu
Do tej pory brakowało niezawodnych metod sprawdzania stanu elektrolitu bez otwierania obudowy akumulatora. Właśnie tutaj pojawiają się nowe badania.
Naukowcy wykorzystują specjalną formę jądrowego rezonansu magnetycznego zwaną ZULF-NMR (magnetyczny rezonans jądrowy o zerowym i ultraniskim polu magnetycznym). Technika ta mierzy rezonans magnetyczny bez silnego zewnętrznego pola magnetycznego. Nawet metalowe obudowy baterii są przepuszczalne dla tej techniki, co umożliwia pomiary wewnątrz nich.
Dzięki tej metodzie zespołowi badawczemu udało się po raz pierwszy wykryć i określić ilość rozpuszczalników oraz soli litowych w komercyjnych elektrolitach akumulatorowych bezpośrednio przez obudowę akumulatora.
Perspektywy rozwoju baterii
Nowa technologia mogłaby w przyszłości posłużyć do monitorowania akumulatorów podczas pracy. Takie pomiary operando pozwoliłyby na wczesne wykrywanie uszkodzeń i wydłużenie żywotności akumulatorów.
Ponadto metoda ta może dostarczyć cennych informacji na temat procesów elektrochemicznych i wesprzeć rozwój nowych technologii produkcji baterii.
Zespół badawczy planuje już dalsze eksperymenty, aby metody pomiarowe były szybsze, dokładniejsze i bardziej ekonomiczne. Celem jest uczynienie z nieniszczącej diagnostyki akumulatorów narzędzia uzupełniającego w badaniach naukowych i przemyśle w przyszłości.
(DARMSTADT – RED/PM/GSI)
Obraz główny: Metoda pomiaru ZULF-NMR Graficzna reprezentacja pomiaru ZULF-NMR ogniwa worełkowego (środek) z wykorzystaniem czujników kwantowych, takich jak optycznie pompowane magnetometry (OPM, u góry) i nadprzewodzące urządzenia interferencyjne kwantowe (SQUID, u dołu), które mogą wykrywać i kwantyfikować małe pola magnetyczne generowane przez spiny jądrowe cząsteczek w elektrolicie akumulatora.
