Літій-іонні батареї, виявляється, мають власний «голос». Під час старіння та деградації вони видають специфічні акустичні сигнали, і тепер команда дослідників Массачусетського технологічного інституту заявила, що навчилася розпізнавати ці сигнали. Тонкі потріскування й клацання, які передують серйозним відмовам, можуть стати ключем до прогнозування проблем задовго до того, як акумулятор почне диміти чи вибухати.
Дослідження очолив професор хімічної інженерії та математики MIT Мартін Базант. За його словами, достатньо «прислухатися» до батареї, щоб зрозуміти, що відбувається всередині. Акустичні емісії, як пояснює команда, не є однаковими, а відрізняються залежно від конкретної проблеми батареъ — це може бути утворення газових бульбашок унаслідок побічних реакцій чи тріщини від розширення та стискання активних матеріалів. Навіть у зашумлених даних вдається виокремити характерні «підписи» цих явищ.
Щоб розібратися, які саме звуки відповідають за певні збої, дослідники прикріплювали мікрофони до літій-іонних елементів і проводили їх через цикли заряджання й розряджання, паралельно відстежуючи електрохімічний стан. Співставивши електричні показники з акустичними сигналами, вони змогли чітко визначити: окремі звуки корелюють із конкретними станами батареї та типами пошкоджень.
Раніше вже було відомо, що акумулятори «попереджають» про термічний розгін — небезпечний ланцюговий процес, що призводить до перегріву, пожежі або вибуху. Але дослідження Базаната разом із Національною лабораторією Оук-Ридж пішло далі, показавши: характерні звукові патерни виникають задовго до критичного стану. Сам професор порівняв це із першими крихітними бульбашками у каструлі води, яка ще тільки починає нагріватися — сигналом того, що «кипіння» невідворотно наближається.
Зараз команда MIT працює над тим, як перетворити лабораторні результати на практичну систему моніторингу, здатну попереджати про загрозу ще до її настання. Вже є фінансування від індійського автовиробника Tata Motors, який зацікавлений у застосуванні технології для акумуляторів своїх електромобілів. У майбутньому такі системи можуть знайти місце й у великих енергетичних сховищах — саме там останніми роками траплялися гучні інциденти, зокрема займання Tesla Megapack у Каліфорнії та Австралії.
Потенціал є і для виробництва: технологія дозволяє виявляти дефекти ще на заводі, до того, як батареї залишать конвеєр. Чи потрапить акустичний моніторинг у смартфони чи побутову електроніку, у дослідженні не уточнюється. Самого Базаната про це вже запитали журналісти, але відповіді поки немає.
Одне зрозуміло точно: якщо батарея починає «розмовляти», варто дослухатися — це може врятувати від значно гучніших наслідків.
