Дослідницька група представляє неруйнівний тест акумуляторів
Міжнародна дослідницька група розробила новий метод неруйнівного дослідження стану акумуляторів. Серед партнерів дослідження був Центр досліджень важких іонів імені Гельмгольца GSI у Дармштадті через Інститут Гельмгольца в Майнці. Результати були опубліковані в журналі Chemical Science.
Окрім Інституту Гельмгольца Майнца, до дослідження також були залучені Університет Йоганна Гутенберга Майнца, Physikalisch-Technische Bundesanstalt у Берліні та Нью-Йоркський університет.
Проблеми з акумулятором часто криються в електроліті
Акумуляторні батареї – також відомі як акумулятори – незамінні сьогодні в багатьох сферах, таких як смартфони, ноутбуки, електромобілі та відновлювані накопичувачі енергії. Однак поширеними причинами виходу з ладу батарей є зміни або втрата електроліту, рідини всередині батареї.
Електроліт забезпечує транспортування заряджених частинок між електродами. Під час багатьох циклів заряджання його хімічний склад може змінюватися, або він може витікати. У несприятливих випадках це може призвести до перегріву або навіть вибухів.
Нова діагностика за допомогою ядерного магнітного резонансу
Досі бракувало надійних методів перевірки стану електроліту без відкриття корпусу акумулятора. Саме тут і знайшлося нове дослідження.
Вчені використовують спеціальну форму ядерного магнітного резонансу під назвою ZULF-ЯМР (ядерний магнітний резонанс від нульового до наднизького поля). Цей метод вимірює магнітний резонанс без сильного зовнішнього магнітного поля. Навіть металеві корпуси батарей проникні для цього методу, що робить можливими вимірювання всередині них.
Використовуючи цей метод, дослідницькій групі вперше вдалося виявити та кількісно визначити як розчинники, так і солі літію в комерційних електролітах акумуляторів безпосередньо через корпус акумулятора.
Перспективи розвитку акумуляторів
Нова технологія може бути використана в майбутньому для моніторингу акумуляторів під час роботи. Такі так звані операндо-вимірювання допоможуть виявити пошкодження на ранній стадії та збільшити термін служби акумуляторів.
Крім того, цей метод може надати важливе розуміння електрохімічних процесів та сприяти розробці нових технологій акумуляторів.
Дослідницька група вже планує подальші експерименти, щоб зробити методи вимірювання швидшими, точнішими та економічно ефективнішими. Мета полягає в тому, щоб у майбутньому неруйнівна діагностика акумуляторів стала допоміжним інструментом у дослідженнях та промисловості.
(ДАРМШТАДТ – РЕД/ПМ/ГСІ)
Зображення: Метод вимірювання ZULF-ЯМР. Графічне представлення вимірювання ZULF-ЯМР мішечкової комірки (у центрі) за допомогою квантових датчиків, таких як оптично накачувані магнітометри (OPM, зверху) та надпровідні квантові інтерференційні пристрої (SQUID, знизу), які можуть виявляти та кількісно визначати малі магнітні поля, що генеруються ядерними спінами молекул в електроліті акумулятора.
