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薩塞克斯大學(xué)用量子傳感器測量電池性能
時(shí)間:2020-12-29 08:46來源:蓋世汽車 作者:Elisha
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（圖片來源：薩塞克斯大學(xué)）
據(jù)外媒報(bào)道，在最近進(jìn)行的項(xiàng)目中，薩塞克斯大學(xué)(University Of Sussex)的研究人員利用一種基于量子的傳感器來測量電池行為，并期望所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可用于改進(jìn)電池技術(shù)。
該項(xiàng)目解決了提高電池能量密度、耐久性和安全性的關(guān)鍵需求，推動產(chǎn)業(yè)向綠色生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。該校實(shí)驗(yàn)物理學(xué)研究教授Peter Kruger表示：“這將意味著量子傳感器首次產(chǎn)生重大商業(yè)影響。”
電池與量子技術(shù)
新的電動汽車控制系統(tǒng)，包括再生制動系統(tǒng)、啟動/停止功能，以及驅(qū)動車輪的電動機(jī)在內(nèi)，都需要精確測量和控制電氣輸入，以優(yōu)化性能，避免發(fā)生故障。
在這些系統(tǒng)中，電池電流測量傳感器是重要組成部分，可用于測量電池的充放電水平及健康狀態(tài)。現(xiàn)在，已有若干技術(shù)可以制造性能良好的電流傳感器，以監(jiān)控車輛電池。
與此同時(shí)，通過量子計(jì)算模擬電池的化學(xué)結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)各種標(biāo)準(zhǔn)(如減重、最大密度和電池組裝)，應(yīng)用這些算法再現(xiàn)電池內(nèi)部的化學(xué)成分，加快了電池組的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
薩塞克斯大學(xué)的項(xiàng)目
該項(xiàng)目旨在利用量子磁力計(jì)技術(shù)，檢查微型電池的電流是否正常流動。通過這種方式，對新電池和現(xiàn)有電池的化學(xué)成分進(jìn)行快速評估，加快開發(fā)先進(jìn)電池技術(shù)，促進(jìn)電氣化發(fā)展。
磁力計(jì)通過單一傳感器來測量磁通密度，而量子磁力計(jì)基于亞原子粒子自旋。每個(gè)粒子磁矩與外加場的耦合，被量化或限制為由量子力學(xué)定律確定的一組離散值。Kruger指出，通過監(jiān)測電流，可以在電池發(fā)生故障之前，采取預(yù)防措施。量子傳感器可以為電池提供某種智能，通過監(jiān)測其健康狀況，減少最易造成磨損的電池負(fù)載。
Kruger表示：“目前，電池監(jiān)控解決方案主要集中在測量電池的電壓，從而明確顯示電池內(nèi)部剩余的電荷。在隨后的許多次充放電循環(huán)中，通過測量這些電壓，可以在電池退化時(shí)監(jiān)控充電容量。這些測量對監(jiān)測電池的健康狀態(tài)很有用，但并不能充分顯示電池的內(nèi)部狀態(tài)。通過正在開發(fā)的量子系統(tǒng)，可以測量電池產(chǎn)生的磁場，從而推斷流經(jīng)電池的電流。這個(gè)系統(tǒng)就像一個(gè)‘磁性攝像機(jī)’，能夠窺視電池內(nèi)部。”
該研究小組的目標(biāo)是開發(fā)小型、低功耗、便攜設(shè)備。這些設(shè)備不需要基礎(chǔ)設(shè)施，運(yùn)行成本最低，因此適合經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。研究人員還將與CDO2、Magnetic Shields Ltd和QinetiQ密切合作，以實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)。Magnetic Shields Ltd公司將提供所需的磁性無噪音環(huán)境，使傳感器技術(shù)在測試時(shí)達(dá)到前所未有的靈敏度。
目前最大的挑戰(zhàn)在于提高電池容量。Kruger表示：“從技術(shù)上講，傳感器不僅對電池的磁場敏感，而且對所有鐵磁性物質(zhì)的磁場都敏感。我們所做的大部分工作都是關(guān)于傳感器設(shè)計(jì)，以及如何使其免受外部磁源的影響，比如過濾掉汽車電動機(jī)產(chǎn)生的磁場。”
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