Недавно научная группа профессора Ду Чуньюя из Института химии и химических технологий добилась значительного прогресса в области неразрушающего контроля элементов питания. Исследователи разработали инновационную технологию картирования, позволяющую отслеживать состояние батареи непосредственно в процессе ее работы на основе измерения внешнего магнитного поля. Результаты исследования под заголовком «Картирование динамической эволюции пространственно-неоднородных реакций в коммерческих аккумуляторах в реальном времени» были опубликованы в журнале Joule.
В мировой практике исследований аккумуляторов давно существует фундаментальная проблема: во время работы устройства его внутренние реакции остаются «невидимыми», а их динамическую эволюцию крайне сложно проанализировать. Чтобы решить эту задачу, команда установила количественную зависимость между внешним магнитным полем батареи и плотностью внутреннего тока. Ученые изобрели новую технологию анализа магнитных изображений для отслеживания пространственно-временной динамики внутренних реакций. Для реализации метода была самостоятельно спроектирована и создана автоматизированная система тестирования с высокой чувствительностью и низким уровнем шума. Это позволило решить проблему точного мониторинга распределения реакций внутри литий-ионных аккумуляторов без нарушения их целостности. С помощью данной технологии ученые выявили внутренние механизмы динамической саморегуляции и обратной связи, возникающие при работе литий-ионных элементов.
Новая технология позволяет точно выявлять скрытые дефекты проектирования и производства, а также анализировать внутреннее состояние батарей при различных рабочих режимах, конструктивных особенностях и условиях механического напряжения. Это открывает новые пути для оптимизации конструкции, анализа механизмов деградации, ранней диагностики аномальных состояний и контроля качества при производстве аккумуляторов.
Пространственно-временное картирование неоднородных реакций внутри коммерческих аккумуляторов с помощью измерения внешнего магнитного поля
Харбинский политехнический университет является основным учреждением, выполнившим работу. Первым автором статьи выступил аспирант Института химии и химических технологий Чжао Хуайань, ответственным автором – профессор Ду Чуньюй. В исследовании также принимали участие профессор Инь Гэпин, заместитель исследователя Хань Гокан, ассистент-исследователь Ду Цзяньнань, а также аспиранты Сян Личжи, Цуй Бинхань, Чжоу Цинцзе, Ли Сай и Лю Чжэн.