خب یه خبر جالب از دنیای باتریهای لیتیومی برات دارم! یه تیم خفن از دانشگاه MIT تونستن یه روش فوقالعاده ارزون پیدا کنن که با اون صداهایی که باتری موقع شارژ و دشارژ شدن درمیاره رو، آنالیز کنن و مشکلات داخلیشو شناسایی کنن، بدون اینکه لازم باشه باتری رو باز کنن یا خرابش کنن.
ماجرا از این قراره که این دانشمندها فهمیدن وقتی باتری لیتیومی داری شارژ یا دشارژ میشه، یه سری صدا خیلی ریز تولید میکنه که معمولاً کسی بهش توجه نمیکنه. حالا اگه گوش تیز باشه و ابزار درست حسابی داشته باشی، این صداها حکم آلارمهای کوچیک رو دارن و بهت میگن داخل باتری چه خبره. به این نوع صداها میگن “acoustic emissions” یا سیگنالهای صوتی، یعنی همون نویزهایی که مواد داخل باتری موقع کار کردن تولید میکنن.
توی این پروژه، تیم MIT (که از بخش مهندسی شیمی دانشگاه بودن)، با کلی تست علمی و دقیق، تونستن بفهمن که بعضی از این صداها وقتی ایجاد میشن که مثلاً گاز داخل باتری تولید میشه، یا الکترودها (یعنی اون صفحات داخل باتری که جریان برق رو رد و بدل میکنن) ترک میخورن یا میشکنن. برای مثال، وقتی جانبی داخل باتری گاز درست میشه یا مواد فعالش متورم یا منقبض میشن و میشکنن، اینا همه صدای خودشون رو دارن.
داری فکر میکنی چجوری اینو تشخیص دادن؟ اینجوری که ولتاژ و جریان رو دقیق اندازه گرفتن و همزمان صدا رو ضبط کردن. بعداً هم سلولهای باتری رو زیر میکروسکوپ الکترونی بررسی کردن تا مطمئن بشن هر سیگنال صوتی واقعاً به چه اتفاق فیزیکی مربوط بوده.
این راهکار یه خوبی باحال دیگه هم داره: به باتری هیچ آسیبی نمیرسونه، یعنی لازم نیست باتری رو بشکافی که ببینی اوضاعش چجوره. این رو بهش میگن “روش غیرتخریبی” یا همون nondestructive. یعنی مثل اینه که از روی وضعیت صدا بفهمی قلب کسی سالمه یا نه، بدون اینکه بخوای عمل باز قلب بکنی!
قبلاً یه سری روشهای ساده وجود داشتن که فقط وقتی صدا از یه حدّ بالا میزد رد میشد، هشدار میدادن. ولی تیم MIT اومدن با روشهای جدیدتر مثل “تبدیلات ویولت” (یا wavelet transforms، یه جور روش ریاضی برای جدا کردن سیگنالها از نویز زمینه) این الگوها رو از وسط شلوغی صداها بیرون کشیدن. خودشون گفتن تا حالا هیچکس این کارو روی باتری امتحان نکرده بود.
یه نکته باحال اینه که همین روش رو مهندسای عمران برای کنترل سلامت سازهها، مثل پل، قبلاً استفاده میکردن. حالا این تیم MIT این ایده رو آورده توی دنیای باتری! این کار اضافه بر جریان و ولتاژ، یه پنجره جدید برای فهمیدن اوضاع داخلی باتری برات باز میکنه. مثلاً میشه عمر مفید باقیمونده باتری رو حدس زد یا حتی فهمید باتری در آستانه خطر یا آتیشسوزیه یا نه.
جالبتر این که توی همکاری با آزمایشگاه ملی اوک ریج (Oak Ridge National Lab)، نشون دادن که این راهکار میتونه قبل از اینکه باتری داغ کنه و آتیش بگیره (که بهش میگن “thermal runaway” یعنی تخریب حرارتی مهار نشده)، هشدار بده.
این تحقیقات برای آزمایشگاهها و شرکتهای تولیدکننده باتری هم کلی مزیت داره. چون توی آزمایشها میشه خیلی راحت فهمید آیا داخل باتری گاز یا شکستگی ایجاد شده یا نه؛ اونم بدون اینکه سلول رو خراب کنن. حتی موقع تولید باتری هم میتونن با اینصداها بفهمن کدوم سلولها مشکلدارن، اونم همون اول راه، قبل از اینکه وارد بازار بشه.
الان همین تیم MIT دارن با شرکت Tata Motors (همون شرکت معروف خودرو) یه سیستم پایش باتری مخصوص ماشینهای برقی راه میندازن. ایده اینه که با این فناوری شرکتها میتونن ابزارهای عیبیابی باتری رو ارزونتر و ایمنتر کنن.
جالبه بدونی این تحقیق ۵ سپتامبر توی مجله Joule چاپ شده و کلی حمایت مالی از طرف Toyota Research Institute (موسسه تحقیقاتی تویوتا)، مرکز پایداری باتری (Battery Sustainability Center)، بنیاد ملی علوم آمریکا (National Science Foundation) و وزارت دفاع آمریکا پشتش بوده.
خلاصه که دانشمندها دارن نشون میدن اگه خوب به صداها گوش بدیم، ممکنه خیلی رازها رو از چیزهایی که فکرشو نمیکردیم بفهمیم — حتی از دل باتری لیتیومی که تو گوشه موبایل یا ماشین برقیته!
منبع: +
