Wetenschappers moeten zich vaak afvragen:vergeleken met wat? Hoe verhouden de resultaten die we in het laboratorium genereren zich tot die van anderen? Hoe verhouden onze theoretische berekeningen zich tot experimentele gegevens?

Het beantwoorden van dergelijke vragen is vooral cruciaal voor onderzoekers en ontwikkelaars van lithium-ionbatterijen. Vier decennia geleden uitgevonden, lithium-ionbatterijen voeden nu de meeste draagbare elektronica zoals laptops en elektrisch gereedschap. Ze worden ook ontwikkeld om te voldoen aan de hoge vraag naar energieopslag voor het aandrijven van elektrische voertuigen en elektriciteitsnetten. Nieuwe ontwerpen met verschillende samenstellingen van elektrode en elektrolyt - de twee belangrijkste batterijcomponenten - komen voortdurend online.

Om te beoordelen of een innovatie in elektrode- of elektrolytmateriaal daadwerkelijk een verbetering is, moet deze worden vergeleken met andere testresultaten. Echter, er is geen "one size fits all"-standaard voor het testen van batterijen. Methoden voor het testen van batterijen kunnen sterk variëren.

Argonne-batterijonderzoeker Ira Bloom merkt op, "Industriële ingenieurs en onderzoekers van overheids- en academische laboratoria bedenken vaak hun eigen procedures voor het karakteriseren van lithium-ionbatterijen op basis van de beoogde toepassing van de batterijtechnologie. Dit maakt de vergelijking van technologische innovaties uiterst gecompliceerd."

Een team van het Argonne National Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy (DOE), Universiteit van Warwick, OVO Energie, Hawaï Nationaal Energie Instituut, en Jaguar Land Rover heeft de literatuur bestudeerd over de verschillende methoden die over de hele wereld worden gebruikt om de prestaties van lithium-ionbatterijen te karakteriseren om inzicht te krijgen in best practices.

Typisch, batterijonderzoekers gebruiken drie parameters om elektrochemische prestaties te definiëren:capaciteit, nullastspanning, en weerstand. Capaciteit is een maat voor de totale lading die in een batterij is opgeslagen. De nullastspanning is de spanning die beschikbaar is van een batterij zonder stroom. Het vertegenwoordigt de maximale spanning van de batterij. De weerstand is de mate waarin de componentmaterialen de stroom van elektrische stroom belemmeren, resulterend in een spanningsval.

Het probleem is dat, afhankelijk van de batterijtoepassing, onderzoekers kunnen deze parameters meten onder verschillende testomstandigheden (temperatuur, snelheid van ontlading, staat van het opladen, enzovoort.), en daardoor een andere levensduur van de batterij verkrijgen. Batterij weerstand, bijvoorbeeld, kan worden gemeten met gelijkstroom of wisselstroom.

"Het is ingewikkeld, " merkt Anup Barai op, een hoofdonderzoeker en senior research fellow aan de Universiteit van Warwick. "De geschiktheid van een test hangt af van wat de onderzoeker bestudeert. Onze beoordeling biedt richtlijnen voor de meest geschikte testmethode voor een bepaalde situatie." Daartoe, het team heeft een gebruiksvriendelijke tabel gemaakt waarin acht testmethoden worden vergeleken, inclusief de belangrijkste benodigde apparatuur, de gegenereerde informatie, en de voor- en nadelen voor elk.

"Onze hoop, "Bloem voegt eraan toe, "is dat onze resultaten op een dag kunnen leiden tot betrouwbaarder vergelijkbare methoden voor het testen van lithium-ionbatterijen die zijn afgestemd op verschillende toepassingen."

De studie, getiteld "Een vergelijking van methodologieën voor de niet-invasieve karakterisering van commerciële Li-ion-cellen, " verscheen onlangs in de online versie van het tijdschrift Vooruitgang in energie- en verbrandingswetenschap .