Forskere skaber niende måde at dræbe et batteri på

De knuser dem. De gennemborer dem.

De steger dem, blød dem i saltvand og kortslut dem.

De overoplader og endda over-dechargerer dem. Pokker, de kan endda skyde dem med lasere.

Disse dårlige batterier har aldrig rigtig en chance mod forskere fra Sandia National Laboratories, hvis opgave er at teste cellerne ud over deres grænser.

Og nu, med et nyt indendørs tårn, der tillader forskere fra batterimisbrug at tabe 200 pund eller mere på de matchede lithiumionceller, de har skabt endnu en måde at lære endnu mere om, hvordan batterier reagerer på stress.

"Dette bliver vores niende måde at dræbe et batteri på, "sagde Sandia batterimisbrugstestingeniør Chris Grosso." Det rammer med så meget kraft, at vi indtil nu bare hugger batterierne i halve. "

Lithium-ion-batterier findes mest i elbiler, computere, medicinsk udstyr og fly. Og de bliver stærkere hele tiden. Det konstante skub for mere lagerplads og kraft driver behovet for tests som dem, der tilbydes af det nye faldtårn, sagde Sandia maskiningeniør June Stanley.

"Så vidt vi ved, har ingen i USA foretaget faldtest til slagprøvning som denne, "Sagde Stanley. De indsamlede data vil hjælpe industrien med at udvikle sikrere, mere pålidelige batterier med mere effektiv ydelse. Det vil også hjælpe med at reagere på nødsituationer, såsom nedbrud af elektriske biler, hun sagde.

"En påvirkningstest som denne er mere virkelige verden, mere realistisk i forhold til, hvad der ville ske, "sagde hun." Testen kan give os en bedre forståelse for førstehjælpere, og hvordan de håndterer en nødsituation. Det kan også være gavnligt for industrien at undersøge og udvikle ny teknologi. "

Tyngdekraften tager overhånd

Faldtårnet væver inde i en hangar-type bygning, der let kan udluftes og ryddes, hvis der er røg fra en batteribrand. Forskere styrer tårnet eksternt og ser handlingen på skærme inde i en trailer parkeret cirka 30 meter væk.

Det, de ser, er faldtårnet, der når opad til lige under loftet på 14 fod. Et batteri sidder i en stålbakke, der er boltet til en vejecelle for at måle slagkraften i bunden af ​​tårnet, da en vægt på mindst 200 pund ligger ovenover i højder op til 8 fod, 8 tommer.

Et tryk på en knap frigiver vægten. Tyngdekraften tager overhånd, efterfulgt af en voldsom kollision af vægten på batteriet. Ledninger forbundet til batteriet og tårnet måler hastighed, kraft, temperatur og spænding. Kameraer registrerer virkningen og det deraf følgende blodbad. Data blinker til computere i traileren.

Indtil nu, teamet har testet encellede lithium-ion-batterier og en 12-pakning af sådanne batterier, der er limet sammen. Mens, testene har ikke frembragt de gnister og varme, der ville forekomme i en langsommere hydraulisk knusningstest, de har indsamlet nyttige data, Sagde Stanley.

I kølvandet på faldet, batterierne er ustabile, og sikkerhedsstatus for omkring halvdelen af ​​cellerne er ukendt, hun sagde. "Det hjælper bestemt med en bedre forståelse for første respondenter at håndtere en sådan situation."

Test fører til forbedring

Den maksimale vægt, der kan bruges til at smadre, knuse eller hugge et batteri er 500 pund på grund af de valgte komponenter, Sagde Grosso. "Det kan let opgraderes, hvis det er nødvendigt, og vi kan blive ved med at tilføre vægt for at få mere kraft. "

Svejset rørstål og skinner og lejer på hylden gør faldtårnet billigt at vedligeholde, selvom det er mindre end elegant at se på, sagde Grosso, der designede tårnets elektronik og betjeningssoftware.

"Når den uundgåelige brand kommer, dele kan udskiftes billigt, "sagde han." Det behøver ikke at være smukt, men det skal være effektivt, og vi skal være i stand til at retfærdiggøre omkostningerne for vores kunder. "

Stanley sluttede sig til Grosso for cirka 2½ år siden og forbedrede det mekaniske design, sikkerhed og tekniske kontroller for at flytte tårnet fra idé til virkelighed. Stanley, der stod i spidsen for fremstilling og installation af faldtårnet, sagde teamet planlægger at forbedre udstyret, da flere tests udføres, og kunderne beder om forskellige typer tests.

"Dette er bare grunddesignet, "sagde hun." Vi har håb og planer om at forbedre det. "

Fremtidige forbedringer vil være at tilføje fjedre eller gastryksstempler for at øge vægtens acceleration nedad, øge slagkraften.

"For at få mere slagkraft kan vi øge massen eller accelerationen af ​​det objekt, der påvirker batteriet, eller begge, "Sagde Stanley." Lige nu, vi accelererer med tyngdekraften. Vores mål er at have en meget højere accelerationshastighed, dermed mere kraft! "

Andre planer vil udvikle sig, efterhånden som industrien fortsat presser konvolutten på den strøm, batterier kan producere og lagre. Og da disse batterier arbejder sig ind i mere dagligdags enheder, Sandia -forskere vil fortsat blive bedre til at misbruge dem.

Det er den kløe at skubbe batterier forbi deres grænser, der i sidste ende vil skubbe udviklingen. Jo flere tilgængelige data, de bedre udviklere kan designe den næste generation af energilagringsenheder med forbedret ydeevne, pålidelighed og sikkerhed.

"Som en ekstra evne til det, vi allerede gør, faldtårnet er meget sejt, "Grosso sagde." Vores kunder har bedt om sådan noget, og det viser bare, at vi har en seriøs hjernekraft i vores laboratorium. "