Инженеры из Национальной лаборатории Ок-Ридж провели новое исследование, которое показало, что ультразвуковые датчики размером с ноготь большого пальца могут успешно сканировать литий-ионные батареи, анализировать уровень заряда, безопасность и состояние. Было установлено, что с помощью ультразвука можно оценить оставшийся заряд в батарее и найти поломки в автомобиле. Кроме того, анализируя, какие из используемых батарей достаточно исправны, их можно перепродать, что поможет сократить количество отходов.
Ранее исследователи использовали только одну частоту ультразвука при ультразвуковом сканировании литий-ионных батарей. В новом исследовании инженеры изучили несколько ультразвуковых частот, чтобы выбрать наиболее эффективную.
В экспериментах использовались стандартные ультразвуковые датчики шириной около 1,25 сантиметра для мониторинга литий-ионных аккумуляторов емкостью 2,4 ампер-часа. В ходе экспериментов изучалось воздействие относительно низкочастотных ультразвуковых волн 750 кГц, 1 мегагерц и 1,5 МГц, поскольку более высокие частоты поглощаются материалами батарей.
Специалисты обнаружили, что скорость распространения волн всех трех частот связана с состоянием заряда. Скорость затухания волн также помогла выявить, как менялась фаза материалов в батарее во время зарядки и разрядки. Разработанный учеными метод дал ошибку всего в 5 процентов, что в два раза лучше, чем дают существующие методы анализа.
“Улучшая калибровку датчика и учитывая температурные эффекты во время измерений, мы ожидаем, что ошибка может быть снижена примерно до 2 процентов. Ультразвуковое сканирование также может обеспечить раннее предупреждение о возгорании батареи, поскольку ультразвук очень чувствителен к изменениям температуры и материалов внутри батареи”, – поясняют авторы исследования.
