Mały czujnik, który jest kluczowy dla zapobiegania ucieczce ciepła: „przed awarią baterii zmiany chemiczne odbijają się w oleju chłodniczym”.

05/09/2026 15:00

Zaktualizowano na

05/09/2026 15:00

Znaczne pogorszenie stanu baterii litowych może rozpocząć się na długo przed tym, zanim jego skutki staną się widoczne. Wewnętrzne zmiany chemiczne wytwarzają sygnały, które ostatecznie pozostawiają ślady w oleju używanym do chłodzenia systemu.

Celem MicroSensOil, urządzenia mikrofluidycznego opracowanego przez badaczy z Technological Institute of Monterrey, jest wykrywanie tych wczesnych oznak, aby zapobiec awariom mogącym prowadzić do pożarów lub eksplozji.

Zanim pojawił się BMS – jak uniknąć jego ograniczeń

Potrzeba tego typu technologii jest związana ze wzrastającym wykorzystaniem baterii litowych zarówno w pojazdach elektrycznych, jak i w systemach magazynowania energii. Ich stopniowa degradacja, starzenie się komponentów lub zanieczyszczenie płynów chłodzących mogą sprzyjać reakcjom wewnętrznym, trudnym do wykrycia za pomocą konwencjonalnych systemów. W sytuacjach ekstremalnych reakcje te mogą prowadzić do wycieku ciepła, reakcji łańcuchowej związanej z przegrzaniem, która może ostatecznie spowodować pożary i eksplozje.

Projektem kieruje David Ramírez Rios, inżynier systemów cyfrowych i robotyki, posiadający stopień magistra nauk inżynieryjnych i obecnie uczęszczający do trzeciego semestru doktoratu na Tec. Doradcą technicznym jest Javier Izquierdo Reyes, inżynier komunikacji i elektroniki, doktor nauk inżynieryjnych z Tec oraz absolwent studiów podyplomowych na Massachusetts Institute of Technology (MIT).

Propozycja wynika z ograniczeń konwencjonalnych systemów zarządzania bateriami, znanych jako BMS. Platformy te kontrolują parametry elektryczne takie jak napięcie, prąd i temperatura, aby ocenić zachowanie baterii i oszacować ich stan. Są to niezbędne narzędzia, ale mogą wykryć degradację dopiero wtedy, gdy uszkodzenie jest już zaawansowane.

MicroSensOil proponuje spojrzenie na ten problem z innej perspektywy: zamiast czekać, aż bateria wykaże nieprawidłowe zachowanie, stara się zidentyfikować oznaki chemiczne pojawiające się we wczesnych fazach jej starzenia. W tym celu mikrosensor analizuje małe ilości oleju chłodzącego i próbuje wykryć gazy lub związki związane z procesami degradacji.

„Zanim bateria ulegnie oczywistej awarii, zachodzą wewnętrzne zmiany chemiczne, które pozostawiają ślady w olejach chłodzących”, wyjaśnia dr Javier Izquierdo Reyes, profesor i badacz w Szkole Inżynierii i Nauk Technologicznych w Monterrey. Badania te, dodaje on, mają na celu odczytanie tej „odpowiedzi fizykochemicznej” starzenia się baterii, zanim jej konsekwencje staną się widoczne.

Celem jest przekształcenie konserwacji reaktywnej w taką o charakterze predykcyjnym. Jeśli sygnały degradacji można zidentyfikować na odpowiednio wczesnym etapie, osoby odpowiedzialne za system mogą podjąć działania takie jak zmiana warunków pracy lub wymiana określonych komponentów, zanim dojdzie do poważnej awarii.

Aby stworzyć mikrosensor, badacze korzystają z technik mikrofabrykacji i produkcji adytywnej. Chodzi o to, aby zintegrować elektrody, kanały oraz systemy analityczne w strukturach mikroskopijnych, tym samym znacznie zmniejszając ilość potrzebnego próbku. Po zakończeniu badań naukowych i weryfikacji eksperymentalnej zespół planuje stworzyć prototyp, który zostanie wyprodukowany i przetestowany przez naukowców z Tec w specjalistycznych laboratoriach MIT.

Chociaż pierwszym obszarem zastosowania jest transport elektryczny, przewidziane są szersze możliwości wykorzystania. Badacze rozważają dostosowanie tej platformy do analizy olejów dielektrycznych używanych w transformatorach elektrycznych, a także do monitorowania banków baterii i innych systemów przemysłowych, a nawet do badania potencjalnych zastosowań w medycynie. Celem jest przekształcenie MicroSensOil w narzędzie do konserwacji predyktywnej stosowalne w różnych sektorach.

Technologia ma również na celu zmniejszenie wpływu na środowisko. Poprzez ułatwianie wczesnego wykrywania problemów oraz poprawę zarządzania systemami magazynowania energii, projekt ma na celu wydłużenie ich żywotności, optymalizację wykorzystania płynów przemysłowych oraz zmniejszenie ilości wytwarzanych niebezpiecznych odpadów.

Czynnikiem, który może zadecydować o przyszłym wdrożeniu MicroSensOil, jest jego potencjał ekonomiczny. W odróżnieniu od konwencjonalnych badań laboratoryjnych, które mogą wymagać setek mililitrów oleju oraz drogiego sprzętu, urządzenie ma na celu przeprowadzanie szybkich testów bezpośrednio w miejscu znajdującym się bateria i obniżenie kosztu analizy od 10 do nawet 100 razy. Obecnie sprzęt szuka finansowania krajowego i międzynarodowego, aby rozwijać go dalej i przekształcić technologię opracowaną w Meksyku w narzędzie o zastosowaniu na skalę międzynarodową.