Ett team av kemister har utvecklat en MR-baserad teknik som snabbt kan diagnostisera vad som orsakar vissa typer av batterier-från att bestämma hur mycket laddning som återstår för att upptäcka interna defekter-utan att öppna dem.

"Användningen av alternativ energi och eldrivna fordon kommer att ytterligare öka efterfrågan på bättre och säkrare batterier, "konstaterar Alexej Jerschow, professor vid kemiska institutionen vid New York University, som ledde forskargruppen. "Dock, Det finns för närvarande bara en mycket begränsad uppsättning verktyg för att diagnostisera batteriets hälsa utan att förstöra batteriet-vår icke-invasiva teknik erbjuder en snabbare och mer expansiv metod för att göra dessa bedömningar. "

Arbetet, beskrivs i tidningen Naturkommunikation , inkluderade också Andrew Ilott, en postdoktor vid NYU vid tidpunkten för studien och nu forskningsutredare vid Brisol-Myers Squibb; Mohaddese Mohammadi, en doktorand i NYU; och Christopher Schauerman och Matthew Ganter, forskare vid Rochester Institute of Technology.

"Att säkerställa cellkvalitet och säkerhet är av största vikt för tillverkningsprocessen som kan spara företag betydande kostnader och förhindra katastrofala cellfel, säger Ganter, meddirektör för RIT Battery Prototyping Center.

"Detta arbete stöder inte bara batteriindustrin som helhet, men också det växande energilagringsekosystemet i New York, "tillägger Christopher Schauerman, meddirektör för RIT Battery Prototyping Center.

Forskningen fokuserar på uppladdningsbara litiumjonbatterier (Li-ion), som används i mobiltelefoner, bärbara datorer, och annan elektronik.

I synnerhet, uppladdningsbara batterier är kärnan i ny teknik, inklusive elbilar eller lagring för förnybara energikällor.

Dock, de senaste funktionsstörningarna i handhållna enheter och elfordon har belyst svårigheterna med att designa batterier för dessa banbrytande tekniker. Dessutom, ingenjörer kan ofta inte bestämma arten av defekter eller till och med överhängande batterifel utan att ta isär enheten, vilket vanligtvis leder till dess förstörelse.

I allmänhet, magnetisk resonans (MR) -metoder ger möjlighet att mäta små förändringar i magnetfältskartor och, som ett resultat, skapa en bild av vad som finns i en struktur - till exempel MR (magnetisk resonansavbildning) kan producera bilder av människokroppens organ på ett icke-invasivt sätt.

I deras Naturkommunikation arbete, forskarna antog ett förfarande som liknar MRT. Här, de mätte små magnetfältförändringar som omger batteriets elektrokemiska celler.

I deras experiment, de undersökte litiumjonbatterier i olika tillstånd-olika laddningsnivåer (dvs. batteritid) och villkor (dvs. vissa skadade och andra inte). Sådana celler bereddes av samarbetspartners vid RIT:s Battery Prototyping Center. Med dessa celler, NYU -teamet kunde matcha magnetfältförändringar som omger batterierna till olika interna förhållanden, avslöjar laddningsläge och vissa defekter. Dessa inkluderade böjda och saknade elektroder samt små främmande föremål i cellen, som är brister som kan uppstå under den normala tillverkningsprocessen.

"Med framtida förbättringar av denna metod, det kan vara ett kraftfullt sätt att förutsäga batterifel och batteritid samt underlätta utvecklingen av nästa generations högpresterande, hög kapacitet, och batterier som håller länge eller snabbladdas, "tillägger Jerschow.