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研究人员开发超灵敏电量监测计检测电动汽车电池的缺陷并读取电量

发布时间:2020-05-23 11:34:51 来源: 作者:



图片来源:scientificamerican

据外媒报道,使用大型锂离子电池为汽车提供动力和储存可再生能源,存在一定的未知性和风险,为了解决这些问题,美国和德国科学家组成的团队正在开发一种探测器。他们希望提供基于超灵敏新型探测器的解决方案,通过专门的磁力计,生成给定电池的磁场图像,显示电池中是否有缺陷,并准确显示剩余电量。

汽油车在没油时就会停下来,而电动汽车的电池在低于一定电量时仍可保持运行状态。如果司机无视警告,电池就会开始自毁。现在通过超灵敏磁力仪,可以看到围绕在电池周围的不可见磁场的图像。通过这些图像,锂离子电池制造商可以发现电池中有缺陷的地方;司机们也可以更准确地了解电池的剩余电量。

纽约大学的化学教授Alexej Jerschow表示,在使用或生产过程中,电池受到影响后,会产生“热点”或其他缺陷,导致电池失效。新磁力计可以追踪微小区域的变化,在出现更大的问题之前,把它们找出来。

为了减少对化石燃料的需求,发电厂开始尝试将汽车大小的多个电池连接在一起,储存太阳能和风能。但是,最近韩国和美国亚利桑那州的公用设施,已发生数起锂离子电池火灾事故。

Jerschow说,随着锂离子电池变得更轻、更强大,其用途将不断扩大。例如,未来5-10年内,可能出现小型电动飞机。这或许有助于减少温室气体,但要找到飞机电池的潜在缺陷,需要进行更为严格的测试。

电池工厂平时采取的方法是,从装配线上取下一些电池,并将其拆开进行检测。有时,这个过程可能会导致产生新缺陷。为了避免这一点,Jerschow和同事尝试寻找一种新的检测方法,希望侵入性更小,成本更低,但是更彻底。起初,Jerschow认为,答案可能来自医学领域,比如核磁共振。后来,他了解到,德国科学家正在开发更小、更强大的传感器,可以探测到更小的磁场。

Jerschow和Dmitry Budker等科学家一起开发了这一概念,并在那里合作建造了第一个原型。Dmitry Budker是德国古腾堡大学Johannes Gutenberg University和德国美因茨亥姆霍兹研究所Helmholtz Institute of Mainz的磁力学研究领域的世界领军人物。

美国国家科学院的研究,显示这一原理的论证结果。目前,他们计划在电池制造商、电动汽车工厂、公共事业公司,或者二手车经销商中,为新设备寻找市场。

Jerschow表示:“我们可以看到某些东西,我认为这是之前其他人在电池中看不到的。”预计该设备将有助于大量处理电动汽车电池。该设备在汽车上的使用寿命预计为10年,或将有助于解决主要回收问题。比如,一些电池还留有一些使用寿命,仍然可以用于其它储能用途;还有一些电池中含有可回收利用的有价值材料,以及需要处理的有毒物质。

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