一個化學研究團隊開發了一種基於MRI的技術, 通過這個技術可以快速診斷出某些類型的電池會發生什麼樣的問題——並且從確定剩餘電量到檢測內部缺陷都不需要開啟電池.
負責領導該研究團隊的紐約大學化學系教授Alexej Jerschow說: '替代能源和電動車輛的使用將進一步增加對更好和更安全的電池的需求, 但是, 目前只有非常有限的一套工具在不破壞電池的情況下來用於診斷電池的健康狀況——我們的非侵入式技術為進行這些評估提供了更快更廣泛的方法. '
Nature Communications 雜誌中描述的這項工作 (通過原位內外磁共振成像可充電鋰離子細胞充電狀態和缺陷檢測) 還包括紐約大學博士後研究員Andrew Ilott (現如今是Brisol-Myers Squibb的研究調查員) ; 紐約大學博士生Mohaddese Mohammadi; 以及羅切斯特理工大學的研究科學家Christopher Schauerman和Matthew Ganter.
一個化學研究團隊開發了一種基於MRI的技術, 通過這個技術可以快速診斷出某些類型的電池會發生什麼樣的問題——從確定剩餘電量到檢測內部缺陷都不需要開啟電池. 以上是測量裝置的示意圖, 圖示為帶有檢測介質 (在這種情況下是水) 的電池和電池箱, 和 (d) 描述了兩者 (電池和電池箱) 都插入在NMR磁體的磁體孔內. 圖片來源: Andrew Ilott和Alexej Jerschow
RIT電池原型中心聯合主管Ganter說: '確保電池質量和安全對製造過程而言是至關重要的, 它可以為企業節省大量成本並防止發生災難性的電池故障. '
RIT電池原型中心的聯合主管Christopher Schauerman補充道: '從整體上來說, 這項工作不僅整個電池行業有著重要的作用, 還在促進紐約的不斷增長的能源存儲生態系統上也發揮著重大的作用. '
並且值得注意的是, 現如今的充電電池是新技術的核心, 包括電動汽車或可再生能源的存儲.
然而, 手機設備和電動車最近出現的故障進一步突顯了為這些尖端技術設計電池的困難. 並且工程師通常無法確定缺陷的性質, 以及在不拆除設備的情況下即將發生的會導致電池損壞的電池故障.
通常來說, 磁共振 (MR) 方法能夠測量磁場區域的微小變化, 因此可以建立一個結構內部映像——例如, MRI (磁共振成像) 可以以非侵入性的方式來獲得人體器官映像.
在他們Nature Communications的工作中, 科學家通過採用與MRI相似的程序來測量電池的電化學池周圍的微小磁場變化.
在他們的實驗中, 他們檢查了不同狀態的鋰離子電池——各種電荷水平 (即電池壽命) 和情況 (即一些損壞的和其他沒有損壞的) . 這些電池是由RIT電池原型中心的合作者準備的. 通過這些電池, 紐約大學的團隊通過將電池周圍的磁場變化與不同的內部條件相匹配, 從而揭示充電狀態和某些缺陷. 這些缺陷包括內部零件的彎曲, 缺失的電極以及電池中的小異物, 而這些是正常製造過程中可能出現的缺陷.
Jerschow補充道: '隨著未來這種方法的增強, 它為預測電池故障和電池壽命以及促進下一代高性能, 高容量, 持久或快速充電電池的開發提供了強大手段. '
