圖片來源：堪薩斯大學(xué)官網(wǎng)

據(jù)外媒報(bào)道，現(xiàn)在，手機(jī)、電子設(shè)備、手提電腦、豐田和特斯拉等電動(dòng)汽車、波音787飛機(jī)以及美國海軍的艦艇都使用鋰離子電池提供動(dòng)力。此類電池雖然應(yīng)用普及，但是它們也有很多風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)榻饘黉嚲吆芨叩姆磻?yīng)性，因而此類電池和電池芯會(huì)發(fā)生“熱失控”，即會(huì)過熱、起火甚至爆炸。盡管發(fā)生的事故并不多見，但還是引發(fā)了公眾對(duì)鋰離子技術(shù)的擔(dān)憂。

現(xiàn)在，在美國國家科學(xué)基金會(huì)（NationalScienceFoundation）一項(xiàng)為期5年、50萬美元的新?lián)芸畹闹С窒拢八_斯大學(xué)（theUniversityofKansas）的研究人員研發(fā)出一項(xiàng)技術(shù)，可監(jiān)控和防止鋰離子電池過熱。該大學(xué)機(jī)械工程系助理教授HuazhenFang和他的學(xué)生一起研發(fā)出一種機(jī)器學(xué)習(xí)法，以監(jiān)測電池內(nèi)部的溫度。

據(jù)堪薩斯大學(xué)研究人員所說，目前大多數(shù)追蹤鋰離子電池溫度的技術(shù)還不夠成熟，因?yàn)閭鞲衅髦荒茏x取電池外部的表面溫度。

Fang教授表示：“通常，電池表面的溫度不足以告知我們有關(guān)電池的狀態(tài)，而電池內(nèi)部的溫度會(huì)告訴我們更多有關(guān)熱力學(xué)的信息。但是，現(xiàn)在很少有方法可以將傳感器放置在電池里面。然而，利用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)，我們能夠預(yù)測電池芯內(nèi)部的溫度，從而讓我們能夠檢測電池行為。電池表面的溫度可為機(jī)器學(xué)習(xí)方法提供豐富的數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)學(xué)模型，就可以預(yù)測到電池內(nèi)部發(fā)生了什么”。

沒有將電池溫度假設(shè)為統(tǒng)一的溫度，現(xiàn)今有一種建模法稱為“集總參數(shù)模型”，就是將電池溫度假設(shè)為統(tǒng)一溫度。Fang教授表示其計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)技術(shù)可以預(yù)測電池內(nèi)部的溫度變化，是一種更精確、更現(xiàn)實(shí)的方法，可計(jì)算出電池發(fā)生熱失控的可能性。

Fang教授表示：“當(dāng)電池充放電時(shí)，溫度分布是不均勻的，通常靠近電極的電池內(nèi)部溫度會(huì)較高，但是外部表面溫度較低。集總參數(shù)模型只考慮到電池溫度均勻分布的情況，而我們的方法在時(shí)間和空間上重建了電池的溫度。”

堪薩斯大學(xué)研究人員將鋰離子電池的數(shù)據(jù)輸入人工智能，以推斷電池內(nèi)部溫度。此類數(shù)據(jù)可以在由電池供電的設(shè)備中進(jìn)行處理，或者與云計(jì)算相連。如果電池發(fā)生熱失控，該設(shè)備可經(jīng)編程，將電池關(guān)閉會(huì)斷開，以免電池變熱起火或是引發(fā)爆炸。

憑借上述創(chuàng)新，鋰離子電池可通過將數(shù)百塊電池綁在一起，擴(kuò)展到更多的工業(yè)應(yīng)用中。據(jù)Fang教授所說，鋰離子技術(shù)越來越多地應(yīng)用于大規(guī)模電網(wǎng)中，以存儲(chǔ)和排放太陽能和風(fēng)能等可持續(xù)技術(shù)產(chǎn)生的電力。