Литий-ионные батареи, оказывается, имеют собственный «голос». Во время старения и деградации они испускают определенные акустические сигналы, и теперь группа исследователей Массачусетского технологического института заявила, что научилась распознавать эти сигналы. Тонкие трещины и щелчки, предшествующие серьезным сбоям, могут стать ключом к прогнозированию проблем задолго до того, как батарея начнет дымиться или взрываться.
Исследование возглавил профессор химического машиностроения и математики Массачусетского технологического института Мартин Базант. По его словам, достаточно «прислушаться» к батарее, чтобы понять, что происходит внутри. Акустические эмиссии, как объясняет команда, не являются одинаковыми, а отличаются в зависимости от конкретной проблемы батареи — это может быть образование газовых пузырьков вследствие побочных реакций или трещины от расширения и сжатия активных материалов. Даже в зашумленных данных удается выделить характерные «подписи» этих явлений.
Чтобы выяснить, какие именно звуки ответственны за определенные сбои, исследователи прикрепили микрофоны к литий-ионным элементам и провели их через циклы зарядки и разрядки, параллельно отслеживая электрохимическое состояние. Сопоставив электрические индикаторы с акустическими сигналами, они смогли четко определить: отдельные звуки коррелируют с конкретными состояниями батареи и типами повреждений.
Ранее уже было известно, что аккумуляторы «предупреждают» о термическом разгоне — опасном цепном процессе, приводящем к перегреву, пожару или взрыву. Но исследование Базаната вместе с Национальной лабораторией Ок-Ридж пошло дальше, показав: характерные звуковые паттерны возникают задолго до критического состояния. Сам профессор сравнил это с первыми крошечными пузырьками в кастрюле воды, которая еще только начинает нагреваться — сигналом того, что «кипение» неотвратимо приближается.
Сейчас команда MIT работает над тем, как превратить лабораторные результаты в практическую систему мониторинга, способную предупреждать об угрозе еще до ее наступления. Уже есть финансирование от индийского автопроизводителя Tata Motors, который заинтересован в применении технологии для аккумуляторов своих электромобилей. В будущем такие системы могут найти место и в крупных энергетических хранилищах-именно там в последние годы случались громкие инциденты, в частности возгорание Tesla Megapack в Калифорнии и Австралии.
Потенциал есть и для производства: технология позволяет обнаруживать дефекты еще на заводе, до того, как батареи покинут конвейер. Попадет ли акустический мониторинг в смартфоны или бытовую электронику, в исследовании не уточняется. Самого Базаната об этом уже спросили журналисты, но ответа пока нет.
Одно понятно точно: если батарея начинает «разговаривать», стоит прислушаться — это может спасти от гораздо более громких последствий.
