Phương pháp phát hiện pin lithium xuống cấp bằng tín hiệu âm thanh

[Romano]

Trang Interesting Engineering đưa tin Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) phát triển được phương pháp giải mã các tín hiệu âm thanh yếu từ pin lithium-ion, mở ra triển vọng lưu trữ năng lượng an toàn và lâu dài hơn.

Phân tích tiếng ồn nhỏ mà pin tạo ra lúc sạc và xả, nhóm nghiên cứu đến từ Khoa Kỹ thuật hóa học của MIT phát hiện mối tương quan rõ ràng giữa tín hiệu âm thanh với quá trình xảy ra bên trong như thoát khí hay nứt vỡ vật liệu điện cực. Giáo sư Martin Z. Bazant cho biết: “Qua một số công việc khoa học tỉ mỉ, chúng tôi đã giải mã được các tín hiệu âm thanh. Chúng tôi phân loại chúng thành tín hiệu của bong bóng khí sản sinh bởi phản ứng phụ, của nứt vỡ do vật liệu co giãn khi hoạt động. Tín hiệu được ghi nhận ngay cả trong dữ liệu nhiễu”. Theo nghiên cứu sinh Yash Samantaray, phương pháp mới cho phép kiểm tra pin mà không làm hỏng cell bên trong.

Nhóm tiến hành đo lường điện hóa và ghi nhận âm thanh ở điều kiện thực tế. Họ có thể xác định chính xác thời điểm xuất hiện tín hiệu âm thanh bằng cách kết hợp chỉ số điện áp cùng dòng điện với mẫu âm thanh, sau đó xác nhận kết quả bằng cách kiểm tra cell pin dưới kính hiển vi điện tử.
Vài nghiên cứu trước đây dùng cách đo ngưỡng âm thanh, ghi lại tín hiệu khi chúng vượt qua mức nhấn định. Nhóm MIT tiến xa hơn, sử dụng biến đổi wavelet để tách tín hiệu khỏi tiếng ồn – điều chưa ai làm trước đây.

Phương pháp mới tương tự cách kỹ sư xây dựng theo dõi tình trạng kết cấu cầu, đem lại giải pháp kiểm tra bổ sung bên cạnh đo điện áp và dòng điện. Đặc biệt cách này còn cho biết tuổi thọ còn lại, thậm chí cả rủi ro. Tín hiệu âm thanh sẽ cảnh báo tình trạng mất kiểm soát nhiệt độ trước khi xảy ra hỏa hoạn. Lúc sản xuất, phương pháp mới giúp phát hiện cell pin lỗi.

Nhóm đang hợp tác với Tata Motors phát triển hệ thống giám sát dành cho xe điện. Phương pháp mới có thể giúp ngành ô tô chế tạo công cụ chẩn đoán rẻ và an toàn hơn.