Новый метод ЯМР позволяет заглянуть внутрь батареи и оценить «здоровье» электролита

В основе работы аккумулятора лежит перемещение заряженных частиц между двумя электродами через электролит. Со временем, в ходе многочисленных циклов зарядки и разрядки, эта среда стареет или даже вытекает, что может привести не только к потере ёмкости, но и к опасным последствиям, таким как перегрев или возгорание. Проблема в том, что стандартные методы диагностики не позволяют определить количество и химический состав электролита сквозь металлическую оболочку батареи, что делает невозможным своевременное выявление неисправностей.

Исследователи предложили решение, основанное на методе магнитно-резонансной томографии в условиях от нулевого до сверхслабого поля. Эта технология, известная как ZULF ЯМР, измеряет сигналы атомных ядер без использования сильного внешнего магнита, что делает её уникально «прозрачной» для материалов корпуса. В ходе экспериментов учёным впервые удалось напрямую обнаружить и точно измерить количество растворителя и солей лития в коммерческих электролитах. При этом им не потребовалось извлекать содержимое из герметичных металлических ячеек, включая те, что используются в электромобилях.

Таким образом, концепция была успешно доказана, открыв путь к практическому применению технологии. В будущем ZULF ЯМР может стать основой для систем непрерывного мониторинга состояния батарей прямо во время их работы. Это особенно актуально не только для небольших гаджетов, но и для крупных энергетических установок и электромобилей, где надёжность и безопасность имеют критическое значение.

Помимо диагностики, метод обещает углубить понимание электрохимических процессов внутри элементов питания и поможет в разработке аккумуляторов нового поколения. Как отмечают сами учёные, технология открывает большие перспективы для повышения точности и скорости анализа, а также для снижения его стоимости. Хотя впереди ещё много экспериментов, исследователи уверены, что в долгосрочной перспективе этот безопасный метод займёт достойное место среди других, более инвазивных способов контроля качества батарей.