23 czerwca 2018


Badacze z Uniwersytetu Warwick opracowali nową, precyzyjną metodę diagnozowania temperatury akumulatorów litowo-jonowych i odkryli, że można je ładować nawet pięć razy szybciej, niż zakładają obecnie limity bezpieczeństwa.

diagnostyka akumulatorow
Schemat akumulatora z wewnętrzną aparaturą pomiarową

Z szybkim ładowaniem akumulatorów wiąże się duże ryzyko, wynikające z wpływu wysokiej temperatury na podzespoły baterii. Przegrzanie elektrolitu skutkuje wydzieleniem się łatwo palnych gazów i wzrostem ciśnienia. Przeładowanie anody może doprowadzić zaś do krystalizacji litu i przebicia separatora katody. Aby temu zapobiec, producenci akumulatorów ustalają maksymalny poziom i intensywność ładowania w oparciu o przyjętą wartość temperatury krytycznej. Rzecz w tym, że sprzęt, służący do jej wyznaczania ma bardzo ograniczone możliwości. Jak dotąd wewnętrzny pomiar temperatury, oparty na monitorowaniu potencjału każdej elektrody, był albo niemożliwy, albo niepraktyczny, ze względu na duży wpływ na wydajność akumulatora, co doprowadziło do ustalenia bardzo ostrożnych limitów.
Tymczasem metoda opracowana przez zespół naukowców z Warwick University umożliwia wewnętrzny pomiar temperatury i monitorowanie elektrod bez wpływu na działanie akumulatora. Wykorzystuje ona miniaturowe elektrody porównawcze i światłowodową siatkę Bragga przewleczoną przez separator baterii, jako sensor temperatury. Włókna siatki pokryto fluorowaną żywicą etylenowo-propylenową zapewniając ochronę przed działaniem elektrolitu. W rezultacie udało się połączyć wszystkie podzespoły akumulatora aparaturą diagnostyczną, odporną na oddziaływania chemiczne, elektryczne i mechaniczne powstające podczas pracy baterii i umożliwiającą przeprowadzenie precyzyjnych pomiarów. Metoda została przetestowana na komercyjnych akumulatorach samochodowych, dając w rezultacie wyniki, z których wynika, że obecnie użytkowane akumulatory mogą być ładowane nawet do pięciu razy szybciej.
Taka diagnoza otwiera nowe możliwości tam, gdzie wydajność procesu ładowania ma zasadnicze znaczenie. Z możliwości pięciokrotnie szybszego ładowania baterii ucieszyliby się w pierwszym rzędzie posiadacze aut z napędem elektrycznym.

www.warwick.ac.uk