Een team van chemici heeft een op MRI gebaseerde techniek ontwikkeld die snel kan diagnosticeren wat er aan bepaalde soorten batterijen mankeert - van het bepalen hoeveel lading er nog is tot het detecteren van interne defecten - zonder ze te openen.

"Het gebruik van alternatieve energie en elektrisch aangedreven voertuigen zal de vraag naar betere en veiligere batterijen verder doen toenemen. " merkt Alexej Jerschow op, een professor aan de afdeling scheikunde van de New York University, die het onderzoeksteam leidde. "Echter, er is momenteel slechts een zeer beperkte set hulpmiddelen beschikbaar om de gezondheid van een batterij te diagnosticeren zonder de batterij te vernietigen - onze niet-invasieve techniek biedt een snellere en uitgebreidere methode om deze beoordelingen te maken."

Het werk, beschreven in het journaal Natuurcommunicatie , ook Andrew Ilott, een NYU-postdoctoraal fellow ten tijde van de studie en nu een onderzoeksonderzoeker bij Brisol-Myers Squibb; Mohaddese Mohammadi, een NYU-promovendus; en Christopher Schauerman en Matthew Ganter, onderzoekers van het Rochester Institute of Technology.

"Het waarborgen van celkwaliteit en veiligheid is van het grootste belang voor het productieproces dat bedrijven aanzienlijke kosten kan besparen en catastrofale celstoringen kan voorkomen, " zegt Ganter, mededirecteur van het RIT Battery Prototyping Center.

"Dit werk ondersteunt niet alleen de batterij-industrie als geheel, maar ook het groeiende ecosysteem voor energieopslag in New York, " voegt Christopher Schauerman toe, mededirecteur van het RIT Battery Prototyping Center.

Het onderzoek richt zich op oplaadbare Lithium-ion (Li-ion) batterijen, die worden gebruikt in mobiele telefoons, laptops, en andere elektronica.

Opmerkelijk, oplaadbare batterijen vormen de kern van nieuwe technologieën, inclusief elektrische auto's of opslag voor hernieuwbare energiebronnen.

Echter, recente storingen in draagbare apparaten en elektrische voertuigen hebben de moeilijkheden aan het licht gebracht bij het ontwerpen van batterijen voor deze geavanceerde technologieën. In aanvulling, ingenieurs kunnen de aard van defecten of zelfs dreigende batterijstoringen vaak niet bepalen zonder het apparaat uit elkaar te halen, wat meestal resulteert in de vernietiging ervan.

In het algemeen, magnetische resonantie (MR) methoden bieden de mogelijkheid om kleine veranderingen in magnetische veldkaarten te meten en, als resultaat, maak een beeld van wat er in een structuur zit, bijvoorbeeld MRI (magnetic resonance imaging) kan op een niet-invasieve manier beelden van de organen van het menselijk lichaam produceren.

in hun Natuurcommunicatie werk, de wetenschappers hebben een procedure gevolgd die vergelijkbaar is met MRI. Hier, ze maten kleine veranderingen in het magnetische veld rond de elektrochemische cellen van de batterij.

In hun experimenten, ze onderzochten Li-ion-batterijen in verschillende toestanden - verschillende laadniveaus (d.w.z. levensduur van de batterij) en omstandigheden (d.w.z. sommige beschadigd en andere niet). Dergelijke cellen werden geprepareerd door medewerkers van RIT's Battery Prototyping Center. Met deze cellen het NYU-team was in staat magnetische veldveranderingen rond de batterijen af ​​te stemmen op verschillende interne omstandigheden, onthullende staat van lading en bepaalde gebreken. Deze omvatten verbogen en ontbrekende elektroden, evenals kleine vreemde voorwerpen in de cel, dit zijn gebreken die kunnen optreden tijdens het normale productieproces.

"Met toekomstige verbeteringen aan deze methode, het zou een krachtig middel kunnen zijn om batterijstoringen en levensduur van de batterij te voorspellen en de ontwikkeling van high-performance van de volgende generatie te vergemakkelijken, hoge capaciteit, en batterijen die lang meegaan of snel opladen, ", voegt Jerschow toe.