En respuesta al frecuente problema de incendios relacionados con baterías de iones de litio a nivel global, el equipo de investigación de la Universidad Drexel ha desarrollado una herramienta de diagnóstico de escritorio basada en ultrasonido que puede detectar defectos internos en baterías de manera rápida y de bajo costo, proporcionando una nueva garantía para la seguridad de baterías en vehículos eléctricos, teléfonos inteligentes y otros dispositivos.
Esta tecnología utiliza un microscopio acústico de barrido para emitir ondas sonoras de baja energía hacia baterías comerciales de bolsa blanda. La velocidad de las ondas sonoras cambia al atravesar diferentes materiales dentro de la batería, y los investigadores infieren la estructura y las propiedades mecánicas de la batería analizando estos cambios. El equipo de investigación señala en el artículo: "Las diferencias producidas por la interacción de las ondas sonoras con la muestra pueden revelar múltiples características estructurales".
En comparación con la detección tradicional por rayos X, la tecnología de ultrasonido tiene ventajas significativas. La imagen por rayos X es lenta, costosa y limitada en información, mientras que la detección por ultrasonido puede identificar en tiempo real riesgos potenciales como acumulación de gas, áreas secas, grietas internas y desalineaciones de componentes. Entre ellas, la detección de gas es particularmente clave: las áreas secas pueden causar cortocircuitos en la batería, lo que lleva a sobrecalentamiento o pérdida de control térmico.
Actualmente, los fabricantes de baterías dependen principalmente de inspecciones visuales, pruebas de muestras limitadas y rayos X para la verificación de calidad. Sin embargo, con el aumento explosivo de la demanda de vehículos eléctricos y productos electrónicos de consumo, la producción de baterías ha crecido sustancialmente. Según datos del Departamento de Asuntos del Consumidor, las personas modernas usan en promedio 3 a 4 dispositivos alimentados por baterías al día, el doble que hace cinco años. Esta tendencia aumenta el riesgo de que baterías de baja calidad ingresen al mercado.
El investigador principal de la Universidad Drexel y profesor asistente, el Dr. Wes Chang, afirma: "Aunque la gran mayoría de las baterías de iones de litio son estables en rendimiento, los vehículos eléctricos requieren miles de celdas de batería, y la producción anual alcanza millones de unidades; es inevitable la aparición de baterías defectuosas". La tecnología de detección por ultrasonido proporciona una nueva vía para resolver este problema.
Además del enlace de fabricación, esta tecnología también puede asistir a laboratorios de investigación en el desarrollo de nuevas composiciones químicas de baterías. El equipo del Dr. Chang ha colaborado con la startup de baterías de litio metálico SES AI para verificar la efectividad de la herramienta en entornos de desarrollo reales. Los ingenieros optimizaron rápidamente el diseño de la batería mediante retroalimentación en tiempo real, verificando el potencial de la tecnología de ultrasonido en aplicaciones innovadoras.
Actualmente, el equipo de investigación está optimizando aún más los algoritmos de detección para mejorar la precisión en la identificación de defectos minúsculos. Esta tecnología se espera que se comercialice en los próximos dos años, proporcionando un esquema de garantía de seguridad más eficiente para la cadena de suministro de baterías.
