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超快速充电芯片让电池充电时间缩短到10分钟以内?

2015-11-30 10:38
孤身万里游
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  新加坡南洋理工大学(Nanyang Technological University;NTU Singapore)的研究人员开发出一款可监测电池状态的智能芯片,不仅能让充电时间大幅缩短到10分钟以内,还可确认电池的健康状况以及是否可以安全使用。

  当用户的智能手机或电动车中的电池出现故障或存在着火的风险时,这款智能芯片就会发出警告。相形之下,目前的警示系统只能在电池已经过热或者任何补救措施都已经太迟之后才会通知用户。

  南洋理工大学能源研究所教授Rachid Yazami主导开发的这款智能芯片尺寸相当小,几乎可以嵌入于所有的电池中。

  Yazami 教授是电池研究的先驱,他曾经获颁美国国家工程学院(National Academy of Engineerin;NAE)的德雷铂奖(2014 Draper Prize for Engineering),表彰他作为锂离子电池的三大发明人之一。该奖项认可他于1980年代发现如何让锂离子电池可安全充电的成就,从而为今日的普遍 应用铺路。

  “虽然电池故障起火的风险很低,但由于每年生产几十亿的锂离子电池,即使是百万分之一的机率都可能意味着上千次的故障意 外,”Yazami教授解释,“这为电动车甚至是先进的飞机带来严重的风险,因为大型电池组中通常装载着数百个或串联更多电池单元,才足以为汽车或飞机提供动力。如果因为其中一个电池故障引起化学物质着火,就可能导致附近的电池起火,甚至引发爆炸。”

  Yazami教授根据电化学热力学测量开发出专有演算法,嵌入于智能芯片中。

  

  这款智能电池监测芯片比10美分硬币更小得多 (来源:NTU Singapore)

  现有的锂离子电池内部都有一款可显示其电压与温度读数的芯片,但当今的电池芯片还无法侦测功能故障的征状,只能显示电池充电的估计电量。

  然而,Yazami教授的专利演算法透过3D图表分析电池的健康状态与充电状况。在显示屏幕上,它看起来就类似于从山上一路滑雪而下的路径。Yazami教授说:“全新电池使用时的‘滑雪路线’看起来与电池老化或故障的情况不同,就像2个指纹彼此不同一样。”

  “除了知道电池的老化状况,我们的技术还能够告知电池充电时的实际情况,因而最佳化充电过程,使得电池能够在更快充电的同时也维持在最佳状态。”目前的电池在充电过程中保护程度不足,使得充电速度减慢,如今,新的芯片将能解决这个问题,迅速在10分钟之内完全充电。

  “预计在未来,每一个电池中都会有这样的芯片,从而降低了电子装置与电动车中电池起火的风险,同时延长其使用寿命。”

  Yazami教授花费五年的时间打造这款智能芯片,如今由其新创的KVI Pte Ltd.进行销售。另一位研究科学家Sohaib El Outmani也协助了这项研究,两人共同于南洋理工大学能源研究所(ERIAN)开发这款智能芯片平台。

  KVI是由南洋理工大学商业化计划NTUitive育成,该公司计划将这款芯片发展成为一系列的产品,包括用于为行动装置充电的电池组、电动车的充电计,以及可用于每个电池中的智能芯片。

  这家新创公司取得了Yazami教授ETM技术的独家授权,该技术主要根据他在新加坡南洋理工大学、加州技术学院(Caltech))以及法国国家科学研究中心(CNRS)的研究。

  该技术将于2016年底以前提供给芯片制造商与电池制造商授权。

  编译:Susan Hong

  (参考原文:Smart chip monitors health and safety your battery,by Paul Buckley)

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