«Акустические волны в слоистых твердотельных структурах, содержащих электролиты, и разработка на их основе способов контроля технического состояния аккумуляторных батарей».
Руководитель: Шамсутдинова Е.С.
Аннотация.
Мониторинг за состоянием портативных аккумуляторных батарей (АКБ) является важной задачей обеспечения экологической безопасности в городской черте и на производстве. Это связано с постоянно растущим количеством портативной техники, используемой в быту и на производстве, и электрического транспорта в крупных городах. Подобное увеличение количества АКБ создает повышенную угрозу экологической безопасности. В частности, к таким угрозам можно отнести утечки вредных веществ, в том числе тяжелых металлов, при повреждении АКБ, а также возможность их самовоспламенения при нарушении условий эксплуатации. Необходимо отметить, что стоимость аккумуляторов с большой емкостью, составляет заметную часть от общей стоимости изделия, в котором они используются. Таким образом, разработка оборудования (в том числе встроенного) для мониторинга состояния АКБ в режиме реального времени является актуальной задачей. Особую значимость данная проблема приобретает в крупных мегаполисах, где широко распространен общественный и личный электротранспорт. Для решения обозначенной задачи необходимо разработать новый метод контроля за состоянием АКБ в процессе ее эксплуатации, с возможностью мониторинга его функционирования в режиме реального времени. В большинстве случаев для контроля за состоянием АКБ используются вольт-амперометрические методы, позволяющие определить повреждения АКБ, приводящие к изменению их вольтамперных характеристик и емкости. Использование акустических методов является перспективным способом контроля за состоянием АКБ, поскольку с их помощью возможно обнаружение дефектов компонентов АКБ как на этапе приемки конечного продукта, так и в процессе его эксплуатации. Преимуществом использования акустических методов контроля над вольт-амперометрическими методами диагностики АКБ является отсутствие необходимости демонтажа АКБ и подключения его к специализированному стенду, а также неинвазивность акустических методов при проведении анализа. Таким образом, целью проекта является исследование взаимодействия акустических волн с периодическими твердотельными структурами, содержащими электролиты, и разработка акустических методов контроля состояния аккумуляторных батарей в режиме реального времени. Для достижения поставленной цели будет проведено теоретическое и экспериментальное исследование свойств объемных акустических волн, распространяющихся в периодических композитных структурах, содержащих металл, проводящий гель (проводящие жидкости) и согласующие слои. Применение подобного подхода позволит впервые разработать математическую модель, описывающую взаимосвязь между параметрами акустической волны и свойствами элементов АКБ на различных этапах эксплуатационного цикла. Далее будет проведено экспериментальное исследование процесса распространения объемных акустических волн в аккумуляторных батареях различного типа, реально используемых в электрическом транспорте Полученные данные будут использованы для создания прототипа акустоэлектронного датчика контроля за состоянием аккумуляторных батарей различного типа. В результате выполнения проекта будут получены данные о связи между свойствами акустической волны и рабочим телом АКБ и состоянием его электродов, что позволит сделать вывод о степени износа АКБ, а также возможности продолжения ее дальнейшей эксплуатации. Полученные результаты будут использованы для создания прототипа датчика состояния АКБ на объемных акустических волнах.