Titan公司开发超声波预警系统以检测锂离子电池中的危险情况-电子工程世界

据外媒报道，泰坦先进能源解决方案公司（Titan Advanced Energy Solutions）专注于利用超声波技术，帮助电池运行得更好、更安全、更长时间。最近，该公司从美国能源部获得近110万美元资金，用于开发预警系统，以检测锂离子电池中的危险情况。这笔资金将用于构建可投入生产的系统。

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（图片来源：Titan公司）

对于可再生能源和电动汽车储能来说，锂离子电池至关重要，但其安全性令人担忧。最近发生了多起火灾和爆炸事件，美国国家公路交通安全管理局（National Highway Traffic Safety Administration）已向某些型号电动汽车的车主发布指导意见，要求他们在充电后将汽车停在室外或家外，以免发生火灾。

现有电池管理系统，在发生火灾或其他危险前的几分钟或几秒钟，才会发出警报，往往来不及阻止危险发生。泰坦公司的预警系统使用经过验证的超声波技术，可以实时检测异常和有害的电池状况，并在发生危险的前几小时或几天内，生成可操作警告。其中可能包括热失控，这是电池内部的连锁反应，一旦启动就很难停止。

该公司表示，对于NMC、LMO和LFP电池来说，其超声波系统可以实时检测荷电状态（SoC）和健康状态（SoH），并提供99%的准确率。

声音以不同的速度在不同的介质中（水、木材、空气等）传播。这对于确定电池的SoC非常有效。充满电的电池更硬，锂离子在负极中，声速比电池充电不足的时候快。泰坦公司可以在电池寿命的所有阶段，以99%的精确度测量SoC，无论施加的电流是多少，因为SoC与负极中实际存在的锂离子的数量相对应。

超声波在检测/评估、尺寸测量、材料表征和揭示材料变化方面非常有效，这些正是电池老化时发生的情况。随着时间的推移，若干化学过程会影响电池的物理性能，从而影响电池的容量。主要的降解机制之一是，形成二次固态电解质界面(SSEI)，这是长有机聚合物链，能够阻碍锂离子从负极到正极之间的正常流动。

泰坦公司认为，放气、镀锂和枝晶生长等物理表现，对快速充电应用至关重要。

全球商业数据平台Statista预计，2020-2030年间，全球对锂离子电池的需求将增长11倍，超过2太瓦时。在很大程度上，这要归因于电动汽车越来越受欢迎。电动汽车主要依赖锂离子电池提供动力，推广使用电动汽车的关键在于确保安全性。

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