薩塞克斯大學用量子傳感器測量電池性能
時間: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）
該項目解決了提高電池能量密度、耐久性和安全性的關鍵需求，推動產業向綠色生態系統轉變。該校實驗物理學研究教授Peter Kruger表示：“這將意味著量子傳感器首次產生重大商業影響。”
電池與量子技術
新的電動汽車控制系統，包括再生制動系統、啟動/停止功能，以及驅動車輪的電動機在內，都需要精確測量和控制電氣輸入，以優化性能，避免發生故障。
在這些系統中，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。現在，已有若干技術可以制造性能良好的電流傳感器，以監控車輛電池。
與此同時，通過量子計算模擬電池的化學結構，可以根據各種標準(如減重、最大密度和電池組裝)，應用這些算法再現電池內部的化學成分，加快了電池組的產業化進程。
薩塞克斯大學的項目
該項目旨在利用量子磁力計技術，檢查微型電池的電流是否正常流動。通過這種方式，對新電池和現有電池的化學成分進行快速評估，加快開發先進電池技術，促進電氣化發展。
磁力計通過單一傳感器來測量磁通密度，而量子磁力計基于亞原子粒子自旋。每個粒子磁矩與外加場的耦合，被量化或限制為由量子力學定律確定的一組離散值。Kruger指出，通過監測電流，可以在電池發生故障之前，采取預防措施。量子傳感器可以為電池提供某種智能，通過監測其健康狀況，減少最易造成磨損的電池負載。
Kruger表示：“目前，電池監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部剩余的電荷。在隨后的許多次充放電循環中，通過測量這些電壓，可以在電池退化時監控充電容量。這些測量對監測電池的健康狀態很有用，但并不能充分顯示電池的內部狀態。通過正在開發的量子系統，可以測量電池產生的磁場，從而推斷流經電池的電流。這個系統就像一個‘磁性攝像機’，能夠窺視電池內部。”
該研究小組的目標是開發小型、低功耗、便攜設備。這些設備不需要基礎設施，運行成本最低，因此適合經濟生產。研究人員還將與CDO2、Magnetic Shields Ltd和QinetiQ密切合作，以實現其目標。Magnetic Shields Ltd公司將提供所需的磁性無噪音環境，使傳感器技術在測試時達到前所未有的靈敏度。
目前最大的挑戰在于提高電池容量。Kruger表示：“從技術上講，傳感器不僅對電池的磁場敏感，而且對所有鐵磁性物質的磁場都敏感。我們所做的大部分工作都是關于傳感器設計，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產生的磁場。”
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