Czy baterie do nas mówią? MIT rozszyfrowało ich język
Stające w płomieniach baterie to postrach wszystkich właścicieli urządzeń elektronicznych – małych i dużych. Okazuje się, że przed swoim zepsuciem ogniwa komunikują się z nami za pomocą cichych dźwięków, których wcześniej nie udało się odkodować. To się zmienia, ponieważ zaczynamy rozumieć specyficzny „język” baterii.
Ciche dźwięki wydawane przez baterie mogą być kluczem do precyzyjnego określania ich żywotności. Naukowcom z MIT udało się powiązać „język” baterii ze specyficznymi procesami degradacji zachodzącymi wewnątrz ogniw.
„Gadające” ogniwa
Badania przeprowadzone przez zespół naukowców z Wydziału Inżynierii Chemicznej Massachusetts Institute of Technology pozwoliły połączyć dźwięki wydobywające się z baterii litowo-jonowych z procesami ich niszczenia. Wyniki opublikowano w czasopiśmie „Joule”.
– Naszemu zespołowi dało się odkodować emisje akustyczne. Rozszyfrowaliśmy je jako pochodzące z pęcherzyków gazu. Te są generowanych przez pęknięcia powstałe w wyniku rozszerzania i kurczenia się materiału aktywnego. Odnaleźliśmy także sygnatury tych sygnałów nawet w zaszumionych danych – mówi prof. inżynierii chemicznej Martin Z. Bazant, jeden z autorów badania.
Nie jest to do końca nowe odkrycie: wiedzieliśmy wcześniej, że monitorowanie poziomu dźwięków może pomóc wskazać moment, w którym bateria ulega uszkodzeniu. Jednak dzięki tej pracy, poprzez jednoczesną obserwację sygnałów dźwiękowych i napięcia, udało się powiązać emisje akustyczne z odpowiednim potencjałem (napięciem). To pomogło dokładnie zidentyfikować proces, który odpowiada za niszczenie ogniw.
Co psuje baterie?
Głównym mechanizmem niszczenia i w efekcie awarii akumulatorów jest drobne pękanie ogniwa, a przez to generowanie gazu. Możliwość wykrycia obydwu tych procesów, a także odróżnienia ich od siebie tylko dzięki monitorowaniu dźwięków wydawanych przez baterię to wielka pomoc dla wszystkich tych, którzy chcą dbać o ich żywotność. – Byliśmy w stanie opracować bardzo ekonomiczną i wydajną metodę rzeczywistego zrozumienia procesu generowania gazów i pękania materiałów – tłumaczy Yash Samantaray, student MIT i autor badania.
Nowy rozdział w historii bezpiecznych akumulatorów
„Odkodowanie” wołania o pomoc baterii może stanowić podwaliny do stworzenia prostych, całkowicie pasywnych i nieniszczących się urządzeń, które mogłyby stale monitorować stan systemów akumulatorowych. To pozwoli stworzyć bezpieczniejsze ogniwa w pojazdach elektrycznych czy sieciowych magazynach energii, które mogą być lepiej monitorowane i bardziej przewidywalne w kontekście awarii czy czasu eksploatacji. Nadchodzi era bezpieczniejszych baterii!
Źródła: Joule, techxplore.com
Nasz autor
Jonasz Przybył
Redaktor i dziennikarz związany wcześniej m.in. z przyrodniczą gałęzią Wydawnictwa Naukowego PWN, autor wielu tekstów publicystycznych i specjalistycznych. W National Geographic skupia się głównie na tematach dotyczących środowiska naturalnego, historycznych i kulturowych. Prywatnie muzyk: gra na perkusji i na handpanie. Interesuje go historia średniowiecza oraz socjologia, szczególnie zagadnienia dotyczące funkcjonowania społeczeństw i wyzwań, jakie stawia przed nimi XXI wiek.