Инженеры-механики из Университета Шеффилда разработали новый способ определения внутренней структуры и состояния батарей, которые питают многие электронные устройства и транспортные средства, находящиеся в центре нашей повседневной жизни.

Метод, опубликованный в рамках исследования в Journal of Energy Storage, может быть использован для выявления проблем с батареями гораздо раньше, до того, как они достигнут точки отсутствия ремонта, помогая продлить их жизненный цикл, уменьшить электронные отходы и спрос на новые батареи, использующие критически важное сырье.

Новый метод может быть использован производителями, чтобы помочь им выявлять дефекты батарей во время производства, сокращая количество неисправных батарей, попадающих к потребителям, и использоваться во время обслуживания, чтобы обеспечить более точную оценку состояния батареи.

Исследователи из Университета Шеффилда (University of Sheffield’s Department of Mechanical Engineering) разработали эту технологию, используя одну ультразвуковую волну для реверс-инжиниринга литий-ионного аккумулятора. Литий-ионные батареи используются в электронных устройствах, таких как мобильные телефоны и ноутбуки, а также используются для питания электромобилей.

В настоящее время основным способом точной оценки внутреннего состояния литий-ионного аккумулятора является использование рентгеновского аппарата, что дорого и непрактично для предприятий, производителей и потребителей. Это означает, что дефекты могут быть пропущены и не выявлены до тех пор, пока батарея не покажет видимые повреждения, такие как вздутие, что часто происходит, когда батарея не подлежит ремонту.

Прорыв в Шеффилде сигнализирует о многообещающем направлении к разработке новой недорогой, но эффективной системы оценки состояния литий-ионных аккумуляторов, хотя она все еще находится на ранних стадиях и требует дальнейшей разработки, чтобы быть широко доступной для промышленности.

Этот метод также открывает возможность разработки небольших датчиков, которые могут быть установлены на батарею для обеспечения мониторинга ее состояния в режиме реального времени. Это может быть значительным достижением для мониторинга состояния батарей в электромобилях, но оно также может быть разработано для использования в более мелкой бытовой электронике, такой как ноутбуки и мобильные телефоны.

«Литий-ионные батареи являются важными компонентами многих электронных устройств, на которые мы все полагаемся каждый день, во многих аспектах нашей жизни. Они питают электромобили, и их здоровье является ключом к тому, как далеко электромобиль может проехать без зарядки», — сказал Ройс Копли, научный сотрудник Университета Шеффилда и ведущий автор исследования.

«Мы все были в ситуации, когда замечали, что батарея в нашем телефоне, кажется, не работает так долго, или наш телефон внезапно разряжается, когда мы находимся вне дома и нуждаемся в нем больше всего. Еще более неприятно, когда батарея в новом устройстве, кажется, быстро разряжается, даже если вы только недавно его купили».

«Методика, которую мы разработали в Шеффилде, может помочь положить конец этим проблемам. Это может лечь в основу дешевого, но невероятно эффективного способа обнаружения проблем с батареей до того, как они попадут к потребителю».

«Этот метод может сделать батареи в наших электронных устройствах гораздо более надежными. Несмотря на то, что в настоящее время его точность ограничена в определенных условиях испытаний, при дальнейших исследованиях и разработках его можно использовать на этапе производства, чтобы производители могли выявлять проблемы до отправки. Его также можно использовать во время технического обслуживания, чтобы продлить срок службы наших электромобилей, а также небольшой бытовой электроники», — сказал профессор Роб Дуайер-Джойс (Rob Dwyer-Joyce), профессор смазочной техники в Университете Шеффилда (University of Sheffield), также участвовавший в исследовании.

После публикации результатов исследования инженеры из Шеффилда ищут промышленного партнера для помощи в разработке технологии.

«Исследования, которые мы провели, находятся на фундаментальной стадии. Мы показали, что возможно в лаборатории — как мы можем определить внутреннюю структуру батареи — и теперь мы стремимся вывести это на новый уровень вместе с партнером из промышленности. Мы очень рады этому прорыву и с нетерпением ждем возможности усовершенствовать технологию и посмотреть, к чему она приведет», — добавил профессор Дуайер-Джойс.