【導(dǎo)讀】新加坡南洋理工大學(xué)的研究人員開發(fā)出一款可監(jiān)測(cè)電池狀態(tài)的智能芯片，不僅能讓充電時(shí)間大幅縮短到10分鐘以內(nèi)，還可確認(rèn)電池的健康狀況以及是否可以安全使用。
當(dāng)用戶的智能手機(jī)或電動(dòng)車中的電池出現(xiàn)故障或存在著火的風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，這款智能芯片就會(huì)發(fā)出警告。相形之下，目前的警示系統(tǒng)只能在電池已經(jīng)過(guò)熱或者任何補(bǔ)救措施都已經(jīng)太遲之后才會(huì)通知用戶。
南洋理工大學(xué)能源研究所教授Rachid Yazami主導(dǎo)開發(fā)的這款智能芯片尺寸相當(dāng)小，幾乎可以嵌入于所有的電池中。
Yazami 教授是電池研究的先驅(qū)，他曾經(jīng)獲頒美國(guó)國(guó)家工程學(xué)院(National Academy of Engineerin；NAE)的德雷鉑獎(jiǎng)(2014 Draper Prize for Engineering)，表彰他作為鋰離子電池的三大發(fā)明人之一。該獎(jiǎng)項(xiàng)認(rèn)可他于1980年代發(fā)現(xiàn)如何讓鋰離子電池可安全充電的成就，從而為今日的普遍應(yīng)用鋪路。
“雖然電池故障起火的風(fēng)險(xiǎn)很低，但由于每年生產(chǎn)幾十億的鋰離子電池，即使是百萬(wàn)分之一的機(jī)率都可能意味著上千次的故障意外，”Yazami教授解釋，“這為電動(dòng)車甚至是先進(jìn)的飛機(jī)帶來(lái)嚴(yán)重的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)榇笮?a target="_blank" style="text-decoration:none;" >電池組中通常裝載著數(shù)百個(gè)或串聯(lián)更多電池單元，才足以為汽車或飛機(jī)提供動(dòng)力。如果因?yàn)槠渲幸粋€(gè)電池故障引起化學(xué)物質(zhì)著火，就可能導(dǎo)致附近的電池起火，甚至引發(fā)爆炸。”
Yazami教授根據(jù)電化學(xué)熱力學(xué)測(cè)量開發(fā)出專有算法，嵌入于智能芯片中。
這款智能型電池監(jiān)測(cè)芯片比10美分硬幣更小得多
現(xiàn)有的鋰離子電池內(nèi)部都有一款可顯示其電壓與溫度讀數(shù)的芯片，但當(dāng)今的電池芯片還無(wú)法偵測(cè)功能故障的征狀，只能顯示電池充電的估計(jì)電量。
然而，Yazami教授的專利算法透過(guò)3D圖表分析電池的健康狀態(tài)與充電狀況。在顯示屏幕上，它看起來(lái)就類似于從山上一路滑雪而下的路徑。Yazami教授說(shuō)：“全新電池使用時(shí)的‘滑雪路線’看起來(lái)與電池老化或故障的情況不同，就像2個(gè)指紋彼此不同一樣。”
“除了知道電池的老化狀況，我們的技術(shù)還能夠告知電池充電時(shí)的實(shí)際情況，因而優(yōu)化充電過(guò)程，使得電池能夠在更快充電的同時(shí)也維持在最佳狀態(tài)。”目前的電池在充電過(guò)程中保護(hù)程度不足，使得充電速度減慢，如今，新的芯片將能解決這個(gè)問(wèn)題，迅速在10分鐘之內(nèi)完全充電。
“預(yù)計(jì)在未來(lái)，每一個(gè)電池中都會(huì)有這樣的芯片，從而降低了電子設(shè)備與電動(dòng)車中電池起火的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)延長(zhǎng)其使用壽命。”
Yazami教授花費(fèi)五年的時(shí)間打造這款智能芯片，如今由其新創(chuàng)的KVI Pte Ltd.進(jìn)行銷售。另一位研究科學(xué)家Sohaib El Outmani也協(xié)助了這項(xiàng)研究，兩人共同于南洋理工大學(xué)能源研究所(ERIAN)開發(fā)這款智能芯片平臺(tái)。
KVI是由南洋理工大學(xué)商業(yè)化計(jì)劃NTUitive育成，該公司計(jì)劃將這款芯片發(fā)展成為一系列的產(chǎn)品，包括用于為移動(dòng)設(shè)備充電的電池組、電動(dòng)車的充電計(jì)，以及可用于每個(gè)電池中的智能芯片。
這家新創(chuàng)公司取得了Yazami教授ETM技術(shù)的獨(dú)家授權(quán)，該技術(shù)主要根據(jù)他在新加坡南洋理工大學(xué)、加州技術(shù)學(xué)院(Caltech))以及法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心(CNRS)的研究。
該技術(shù)將于2016年底以前提供給芯片制造商與電池制造商授權(quán)。
