一个化学研究团队开发了一种基于MRI的技术, 通过这个技术可以快速诊断出某些类型的电池会发生什么样的问题——并且从确定剩余电量到检测内部缺陷都不需要打开电池.
负责领导该研究团队的纽约大学化学系教授Alexej Jerschow说: '替代能源和电动车辆的使用将进一步增加对更好和更安全的电池的需求, 但是, 目前只有非常有限的一套工具在不破坏电池的情况下来用于诊断电池的健康状况——我们的非侵入式技术为进行这些评估提供了更快更广泛的方法. '
Nature Communications 杂志中描述的这项工作 (通过原位内外磁共振成像可充电锂离子细胞充电状态和缺陷检测) 还包括纽约大学博士后研究员Andrew Ilott (现如今是Brisol-Myers Squibb的研究调查员) ; 纽约大学博士生Mohaddese Mohammadi; 以及罗切斯特理工大学的研究科学家Christopher Schauerman和Matthew Ganter.
一个化学研究团队开发了一种基于MRI的技术, 通过这个技术可以快速诊断出某些类型的电池会发生什么样的问题——从确定剩余电量到检测内部缺陷都不需要打开电池. 以上是测量装置的示意图, 图示为带有检测介质 (在这种情况下是水) 的电池和电池箱, 和 (d) 描述了两者 (电池和电池箱) 都插入在NMR磁体的磁体孔内. 图片来源: Andrew Ilott和Alexej Jerschow
RIT电池原型中心联合主管Ganter说: '确保电池质量和安全对制造过程而言是至关重要的, 它可以为企业节省大量成本并防止发生灾难性的电池故障. '
RIT电池原型中心的联合主管Christopher Schauerman补充道: '从整体上来说, 这项工作不仅整个电池行业有着重要的作用, 还在促进纽约的不断增长的能源存储生态系统上也发挥着重大的作用. '
并且值得注意的是, 现如今的充电电池是新技术的核心, 包括电动汽车或可再生能源的存储.
然而, 手机设备和电动车最近出现的故障进一步突显了为这些尖端技术设计电池的困难. 并且工程师通常无法确定缺陷的性质, 以及在不拆除设备的情况下即将发生的会导致电池损坏的电池故障.
通常来说, 磁共振 (MR) 方法能够测量磁场区域的微小变化, 因此可以创建一个结构内部图像——例如, MRI (磁共振成像) 可以以非侵入性的方式来获得人体器官图像.
在他们Nature Communications的工作中, 科学家通过采用与MRI相似的程序来测量电池的电化学池周围的微小磁场变化.
在他们的实验中, 他们检查了不同状态的锂离子电池——各种电荷水平 (即电池寿命) 和情况 (即一些损坏的和其他没有损坏的) . 这些电池是由RIT电池原型中心的合作者准备的. 通过这些电池, 纽约大学的团队通过将电池周围的磁场变化与不同的内部条件相匹配, 从而揭示充电状态和某些缺陷. 这些缺陷包括内部零件的弯曲, 缺失的电极以及电池中的小异物, 而这些是正常制造过程中可能出现的缺陷.
Jerschow补充道: '随着未来这种方法的增强, 它为预测电池故障和电池寿命以及促进下一代高性能, 高容量, 持久或快速充电电池的开发提供了强大手段. '
