超灵敏电量计可改善电动汽车电池

美国和德国的一个科学家团队正在开发探测器，该探测器可以消除使用大型锂离子电池为车辆提供动力并存储可再生能源的一些谜团和危害。

他们看到的解决方案将依赖于超灵敏的新型探测器，专门的磁力计，它们可以产生给定电池磁场的图像，从而揭示它们是否存在缺陷，并确切显示还剩多少电荷。

科学家们揭示了有关大型电池的古老问题。自18世纪末以来，其中一些谜团就一直存在，当时未成年的意大利贵族和业余物理学家亚历山德罗·沃尔塔（Alessandro Volta）组装了大量材料。它由湿纸板，银币和锌片的交替层组成。

结果就是世界上第一个蓄电池。现在，   上周发表在  《美国国家科学院院刊》上的研究  可能会帮助企业和消费者回答可能影响他们的命运甚至生活的关键问题。

其中之一可能是：“我应该买这辆二手电动车吗？” 另一个可能是：“这架电动飞机还有足够的电量让我去芝加哥吗？”

该研究的合著者，纽约大学化学教授阿列克谢·杰舒（Alexej Jerschow）解释说：“电动汽车是您必须真正非常好地制造电池的领域。” 他是电池诊断专家。

在缺乏经验的消费者手中，电动汽车会产生一些昂贵的惊喜。其中之一称为“过度放电”。

汽油车用完汽油后只会停下来。电动汽车中的电池可以保持低于一定的电量运行，但是如果驾驶员忽略警告，它可能会开始自毁。

但是，有一些新设备，即超灵敏磁力计，可以绘制出电池周围不可见磁场的图像。它可以将锂离子电池制造商引导到可能存在看不见的缺陷的区域，并使驾驶员更准确地了解电池中剩余的电量。

对使用中的电池或制造过程中的电池的冲击也可能会引入“热点”或其他可能使电池失效的缺陷，但新型磁力计（可将变化追踪到很小的区域）可以在出现较大症状之前发现它们。

发电厂已开始使用与汽车大小相同的多个电池的链接来存储太阳能和风能。这减少了对化石燃料的需求，但是韩国和亚利桑那州的公用事业最近经历了一系列锂离子电池起火，造成停电和第一响应者受伤.

耶尔绍夫说，随着锂离子电池变得更轻，更强大，其用途将继续扩大。例如，小型电动飞机可能会在未来五到十年内出现。像存储可再生能源的电池一样，它们可以帮助减少温室气体，但是飞机电池中的潜在缺陷将需要更严格的测试。

电池工厂现在使用的方法是从组装线中取出一些电池并将它们拆开。有时，该过程可能会引入新的缺陷。Jerschow和他的同事正在寻找的是一种避免这一步骤的方法，该方法具有较低的侵入性和成本，但是更彻底。

起初，Jerschow认为答案可能来自MRI已成为常见诊断程序的医学领域。它结合了大磁铁，无线电频率和计算机来产生详细的图像。它们可以揭示大脑，脊柱和其他身体器官的异常。但是后来他得知德国科学家正在开发更小，功能更强大的传感器，可以检测到更小的磁场。

Jerschow和其他科学家合作，由约翰内斯·古腾堡大学和德国美因茨的亥姆霍兹研究所组成的磁力测量研究领域的全球领导者德米特里·布德克（Dmitry Budker）共同开发了这一概念，并在那里合作建造了第一个原型。

美国国家科学院的研究显示了这种原理证明论证的结果。现在，他们计划在电池制造商和EV工厂以及公用事业公司（也许还有一些二手车经销商）中确定新设备的市场。

Jerschow解释说：“我们可以看到某些以前从未见过的电池中的某些东西。” 他预测，未来的市场也将有助于缓解一个更遥远的问题：处理大量EV电池。

它们有望在汽车中使用10年。那么它们可能会导致严重的回收问题。某些电池会具有一定的剩余寿命，并且仍可用于其他储能目的。其他的将包含有价值的材料，这些材料应被回收利用，而毒性更大的材料则不应倾倒在垃圾填埋场。