La pieza central de cualquier automóvil eléctrico es la batería, tanto en términos de innovación como de peligro. Sin embargo, las baterías a veces pueden subir a llamas, y los riesgos de que se incendian en espacios cerrados solo aumentan el potencial de daño, aunque algunos argumentan que es más exagerado que la realidad.
Expertos en Universidad de Drexel afirman haber creado una herramienta de banco basada en ultrasonido que puede detectar baterías defectuosas antes de implementarse y representar un peligro de materials. El equipo afirma que los métodos desarrollados por ellos “revelarían inmediatamente cualquier daño o defecto que podría provocar sobrecalentamiento e incluso causar fugas térmicas”, una descomposición del sistema en las baterías de iones de litio en las que una reacción química no controlada conduce a un aumento sostenido en los niveles de temperatura y también aumenta los niveles de presión, conduciendo a fugas de gases nocivos, fuego e incluso explosión.
La tendencia precise en la industria es que un pequeño lote de baterías que se extienden de la línea de ensamblaje reciben exámenes físicos y pruebas eléctricas para encontrar fallas. También se usan imágenes de rayos X, pero los protocolos de evaluación no son integrales. Se afirma que el enfoque basado en ultrasonido es más rápido, más asequible y ofrece un nivel más profundo de información estructural.
Una gran victoria
Antes de profundizar en la ciencia detrás del método propuesto para verificar la salud de las baterías, discutamos la parte más notable de todo el ejercicio. El equipo ha obtenido el software program de prueba y los archivos necesarios, lo que significa que cualquier empresa o experto puede aprovechar la metodología o incluso construir sobre él. En segundo lugar, la máquina modular que proponen para verificar la salud de las baterías de iones de litio utilizando ondas de sonido se construyó utilizando una impresora 3D modificada y piezas adicionales que se pueden comprar fácilmente.
Todo el aparato se puede construir por menos de $ 10,000, mientras que la configuración más básica (que incluye una computadora, un pulsador, un transductor ultrasónico y un osciloscopio) debe llegar a poco más de $ 6,000. Para comparación, una máquina de inspección de rayos X de batería de litio típica puede costar entre $ 40,000 y $ 50,000 para fabricantes a gran escala y aún más en el mercado minorista. ¿Pero por qué las olas ultrasónicas?
Con los años, los ingenieros y científicos de automóviles han propuesto una variedad de soluciones. Algunos de ellos han mostrado una promesa increíble, pero aún no se han implementado a escala, mientras que algunas de las soluciones heredadas están haciendo más daño que bien. Una de las vías más prometedoras que ha surgido en la última década ha sido usar ondas de sonido para desarrollar baterías a base de litio. Este es el enfoque impulsado por los científicos de la Universidad de Drexel para encontrar signos de defectos en las baterías. El equipo describe la técnica como “escanear tecnología de microscopía acústica para enviar ondas de sonido de baja energía a través de una batería de celda comercial”.
Resolver el problema de gasoline
La concept subyacente es disparar ondas de sonido a través de la batería de iones de litio. A medida que las ondas pasan a través de varios materiales y capas en la batería, su forma cambia, lo que, a su vez, ofrece a los investigadores una mirada adecuada a las características estructurales y mecánicas de la batería. Si hay defectos estructurales o anomalías, la forma de las ondas de sonido también cambia abruptamente. Los defectos podrían ser de varios tipos. Podría ser un problema de materials localizado en una determinada región en la batería, problemas de conexión eléctrica o un desequilibrio relacionado con la carga en el materials electroquímico que permite el paso de corriente en el paquete de baterías.
Algunas de estas imperfecciones pueden ser sutiles y no representar un peligro inmediato, pero con el tiempo, pueden representar una amenaza. El aspecto más prometedor de esta técnica es que se puede implementar en la etapa de fabricación, pero también para la investigación y la validación de seguridad. “Una sustancia que el escaneo es particularmente bueno para detectar es el gasoline, lo cual es importante porque la presencia de gasoline dentro de una batería es una indicación de áreas secas que podrían hacer que la celda falle mientras se usa”, afirma el equipo.
La presencia de gasoline en una batería a base de litio no es una buena noticia. Algunos de ellos son inflamables y pueden desencadenar un evento fugitivo térmico. Según la investigación publicada en el Informes de energía Diario, también pueden afectar el rendimiento de la célula de degradación del electrodo, reduciendo la vida útil del paquete y desplazando el electrolito. El dispositivo de mesa ultrasónico de bajo costo propuesto por los investigadores ayudará a encontrar estos bolsillos de gasoline arriesgados y allanará el camino para baterías más seguras instaladas dentro de los automóviles eléctricos.
