Ze verpletteren ze. Ze doorboren ze.

Ze roosteren ze, week ze in zout water en sluit ze kort.

Ze overladen en zelfs te veel ontladen. verdorie, ze kunnen ze zelfs met lasers beschieten.

Die slechte batterijen maken nooit echt een kans tegen onderzoekers van Sandia National Laboratories wiens taak het is om de cellen buiten hun grenzen te testen.

En nu, met een nieuwe binnentoren waarmee onderzoekers van batterijmisbruik 200 pond of meer kunnen laten vallen op de overtroffen lithium-ioncellen, ze hebben nog een andere manier gecreëerd om nog meer te leren over hoe batterijen reageren op stress.

"Dit wordt onze negende manier om een ​​batterij te doden, " zei Chris Grosso, testingenieur voor batterijmisbruik van Sandia. "Het slaat met zoveel kracht toe dat we tot nu toe de batterijen gewoon doormidden hakken."

Lithium-ionbatterijen worden het meest aangetroffen in elektrische auto's, computers, medische apparatuur en vliegtuigen. En ze worden steeds krachtiger. Het constante streven naar meer opslag en vermogen drijft de behoefte aan tests zoals die worden aangeboden door de nieuwe drop-toren, zei Sandia werktuigbouwkundig ingenieur June Stanley.

"Voor zover we weten heeft niemand in de VS valtesten gedaan voor impacttests zoals deze, " zei Stanley. De verzamelde gegevens zullen de industrie helpen bij het ontwikkelen van veiligere, betrouwbaardere batterijen met efficiëntere prestaties. Het zal ook helpen bij het reageren op noodsituaties, zoals ongevallen met elektrische voertuigen, ze zei.

"Een impacttest als deze is realistischer, realistischer voor wat er zou gebeuren, " zei zij. "De test kan ons een beter begrip geven voor eerstehulpverleners en hoe zij met een noodsituatie omgaan. Het kan ook gunstig zijn voor de industrie die nieuwe technologie onderzoekt en ontwikkelt."

Zwaartekracht neemt het over

De drop-toren doemt op in een hangar-achtig gebouw dat gemakkelijk kan worden geventileerd en opgeruimd als er rook is van een batterijbrand. Onderzoekers besturen de toren op afstand en bekijken de actie op monitoren in een trailer die ongeveer 30 meter verderop geparkeerd staat.

Wat ze zien is de drop-toren die omhoog reikt tot net onder het 14-voet plafond. Een batterij zit in een stalen bak die is vastgeschroefd aan een laadcel om de impactkracht aan de basis van de toren te meten, aangezien een gewicht van ten minste 200 pond erboven ligt op een hoogte tot 8 voet, 8 inch.

Met een druk op de knop komt het gewicht los. De zwaartekracht neemt het over, gevolgd door een gewelddadige botsing van het gewicht op de batterij. Draden aangesloten op de batterij en de toren meten de snelheid, kracht, temperatuur en spanning. Camera's registreren de impact en het resulterende bloedbad. Gegevens flitsen naar computers in de trailer.

Tot dusver, het team heeft eencellige lithium-ionbatterijen getest en een 12-pack van dergelijke batterijen aan elkaar geplakt. Terwijl, de tests hebben niet de vonken en hitte geproduceerd die zouden optreden bij een langzamer bewegende hydraulische verbrijzelingstest, ze hebben nuttige gegevens verzameld, zei Stanley.

In de nasleep van de daling, de batterijen zijn onstabiel en de veiligheidsstatus van ongeveer de helft van de cellen is onbekend, ze zei. "Het helpt zeker met een beter begrip voor eerstehulpverleners om met een dergelijke situatie om te gaan."

Testen leidt tot verbetering

Het maximale gewicht dat kan worden gebruikt om te breken, een batterij pletten of hakken is 500 pond vanwege de gekozen componenten, zei Grosso. "Dat kan eenvoudig worden opgewaardeerd, indien nodig, en we kunnen gewicht blijven toevoegen om meer kracht te krijgen."

Gelast buisstaal en kant-en-klare rails en lagers maken de valtoren goedkoop in onderhoud, ook al is het niet elegant om naar te kijken, zei Grosso, die de elektronica en besturingssoftware van de toren ontwierp.

"Als het onvermijdelijke vuur komt, onderdelen kunnen goedkoop worden vervangen, "zei hij. "Het hoeft niet mooi te zijn, maar het moet wel effectief zijn en we moeten de kosten voor onze klanten kunnen verantwoorden."

Stanley kwam ongeveer 2½ jaar geleden bij Grosso en verbeterde het mechanische ontwerp, veiligheids- en technische controles om de toren van idee naar realiteit te brengen. Stanley, die aan het hoofd stond van de productie en installatie van de drop-toren, zei dat het team van plan is het apparaat te verbeteren naarmate er meer tests worden uitgevoerd en klanten om verschillende soorten tests vragen.

"Dit is slechts het basisontwerp, "zei ze. "We hebben hoop en plannen om het te verbeteren."

Toekomstige verbeteringen zullen zijn om veren of zuigers onder gasdruk toe te voegen om de neerwaartse versnelling van het gewicht te stimuleren, het vergroten van de slagkracht.

"Om meer impactkracht te krijgen, kunnen we de massa of de versnelling van het object dat op de batterij botst, vergroten, of allebei, ' zei Stanley. 'Op dit moment, we versnellen met de zwaartekracht. Ons doel is om een ​​veel hogere versnelling te hebben, dus meer kracht!"

Andere plannen zullen zich ontwikkelen naarmate de industrie de grenzen blijft verleggen van de stroom die batterijen kunnen produceren en opslaan. En terwijl die batterijen hun weg vinden naar meer alledaagse apparaten, Sandia-onderzoekers zullen steeds beter worden in het misbruiken ervan.

Het is die jeuk om batterijen over hun limieten te duwen die uiteindelijk de ontwikkeling zullen stimuleren. Hoe meer gegevens beschikbaar zijn, hoe betere ontwikkelaars de volgende generatie energieopslagapparaten kunnen ontwerpen met verbeterde prestaties, betrouwbaarheid en veiligheid.

"Als een extra mogelijkheid voor wat we al doen, de drop-toren is erg cool, " zei Grosso. "Onze klanten hebben om zoiets gevraagd, en het laat gewoon zien dat we serieuze hersenkracht hebben in ons lab."