Forskare måste ofta fråga sig, jämfört med vad? Hur jämför de resultat vi genererar i laboratoriet med de som andra erhållit? Hur jämför våra teoretiska beräkningar med experimentella data?

Att besvara sådana frågor är särskilt viktigt för forskare och utvecklare av litiumjonbatterier. Uppfanns för fyra decennier sedan, litiumjonbatterier driver nu den mest bärbara elektroniken som bärbara datorer och elverktyg. De utvecklas också för att möta de höga kraven på energilagring för att driva elfordon och elnät. Nya konstruktioner med olika sammansättningar av elektrod och elektrolyt – de två nyckelbatterikomponenterna – kommer ständigt online.

Att bedöma om en innovation inom elektrod- eller elektrolytmaterial faktiskt är en förbättring kräver att man jämför den med andra testresultat. Dock, det finns ingen "one size fits all"-standard för batteritestning. Metoder för att testa batterier kan variera kraftigt.

Argonne batteriforskaren Ira Bloom konstaterar, "Industriingenjörer och forskare från statliga och akademiska laboratorier utarbetar ofta sina egna procedurer för att karakterisera litiumjonbatterier baserat på batteriteknologins avsedda tillämpning. Detta gör jämförelsen av alla tekniska innovationer extremt komplicerad."

Ett team från det amerikanska energidepartementets (DOE) Argonne National Laboratory, University of Warwick, OVO energi, Hawaii National Energy Institute, och Jaguar Land Rover har granskat litteraturen om de olika metoder som används runt om i världen för att karakterisera prestanda hos litiumjonbatterier för att ge insikt om bästa praxis.

Vanligtvis, batteriforskare använder tre parametrar för att definiera elektrokemisk prestanda:kapacitet, öppen kretsspänning, och motstånd. Kapacitet är ett mått på den totala laddningen som lagras i ett batteri. Den öppna kretsspänningen är den spänning som är tillgänglig från ett batteri utan strömflöde. Den representerar batteriets maximala spänning. Resistansen är den grad i vilken komponentmaterialen hindrar flödet av elektrisk ström, vilket resulterar i ett spänningsfall.

Problemet är att, beroende på batteriapplikation, forskare kan mäta dessa parametrar under olika testförhållanden (temperatur, urladdningshastighet, laddningstillstånd, etc.), och därigenom få en annan batterilivslängd. Batterimotstånd, till exempel, kan mätas med antingen likström eller växelström.

"Det är komplicerat, " konstaterar Anup Barai, en huvudforskare och senior forskare vid University of Warwick. "Lämpligheten av ett test beror på vad utredaren studerar. Vår granskning ger vägledning om den mest lämpliga testmetoden för en given situation." För detta ändamål, teamet har tagit fram en lättanvänd tabell som jämför åtta testmetoder, inklusive den huvudsakliga utrustningen som behövs, den information som genereras, och fördelarna och nackdelarna för var och en.

"Vårt hopp, Bloom tillägger, "är att våra resultat en dag kan leda till mer tillförlitligt jämförbara metoder för att testa litiumjonbatterier skräddarsydda för olika applikationer."

Studien, med titeln "En jämförelse av metoder för icke-invasiv karakterisering av kommersiella Li-jonceller, " dök nyligen upp i onlineversionen av tidskriften Framsteg inom energi- och förbränningsvetenskap .