С ростом интереса к резервному источнику энергии, накоплению солнечной энергии и электромобилям ученые продолжают работать над улучшением производительности перезаряжаемых литиевых батарей. Команда лаборатории в Беркли разработала простой, быстрый и недорогой метод измерения производительности батареи.

Во главе с Рави Прашером и Шоном Любнером из области энергетических технологий новая методика использует тепловые волны для измерения локальной концентрации лития в зависимости от глубины внутри электродов батареи. Их исследование было недавно опубликовано в журнале Joule.

«С нашей техникой вы берете батарею и помещаете датчик поверх батареи», — сказал Прашер. — Датчик посылает сигнал, и в зависимости от частоты сигнала можно изменить глубину проникновения волны. Таким образом, вы контролируете глубину проникновения. Это намного дешевле и быстрее, чем другие диагностические процедуры, и обеспечивает дешевый и быстрый способ измерения характеристик батареи.»

Этот подход называется методом «операндо», который работает во время реакции, демонстрируя, что тепловолновое зондирование обеспечивает пространственную информацию о концентрации лития, сопоставимую с экспериментальными результатами с использованием синхротронной рентгеновской дифракции, но без использования большого синхротронного устройства, такого как усовершенствованный источник света.

Измерение производительности батареи является непростой задачей, что делает тестирование новых материалов для повышения производительности батареи трудоемким и дорогостоящим. При испытании материалов с целью повышения скорости заряда различные части электродов имеют различные локальные состояния заряда и возраст с различной скоростью, поэтому пространственно усредненная химическая информация, получаемая существующими средствами диагностики аккумуляторов, недостаточна для понимания деградации литий-ионных аккумуляторов.

Прашер сказал, что сейчас команда тестирует процедуру в лабораторных масштабах, и следующим шагом будет тестирование коммерческих батарей.

«Эта работа показывает силу междисциплинарной науки», — сказал Любнер. «Проект сочетает в себе методы и понимание из термических и электрохимических сообществ, чтобы достичь возможности, которая в противном случае была бы невозможна.»