电池电量检测的新技术

　　一群来自美国和德国的科学家正在开发一种探测器，用于揭开使用大型锂离子电池来驱动汽车并且储存可再生能源的奥秘，同时消除其中潜在的危险。他们的解决办法是采用专门用于探测磁场的超灵敏新型探测器，这种探测器可以绘制出所给电池的磁场图像，表明该电池是否有缺陷并且精确显示剩余电量。
　　这些科学家给有关大型电池的长期存在问题提供了解决思路。其中一些问题自18世纪晚期开始就一直悬而未决，那时意大利贵族、业余物理学家亚历山德罗·伏特（Alessandro Volta）发明了伏打电堆。伏打电堆由多层银币和锌片叠合而成，间隔处为潮湿的纸板。于是伏特做出了世界上第一块蓄电池。
　　而现在，《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）近期刊出的研究或许能帮助企业家和消费者解答一个关键问题，该问题可能影响他们的财富甚至生命。其中一个问题是：“我应该买这辆二手电动汽车吗？”另一个问题也许是：“这架电动飞机有足够的电量送我去芝加哥吗？”
　　“在电动汽车这个领域，你必须要选择最好最好的电池。”上述研究的合著者、纽约大学的化学教授Alexej Jerschow说。他是电池诊断领域的专家。对缺乏经验的消费者来说，电动汽车会产生一些高昂的意外消费。其中之一称作“过放”。
　　汽油车没油的时候就会自己停下来。但是电动汽车的电池在低于某一电量的时候仍会持续工作，如果驾驶员忽略了相关警告，电池就会走向自毁。
　　不过新型的超灵敏磁场探测器可以绘制出电池周围的不可见磁场。这可以指导锂电池制造商发现电池有缺陷的部分，并且告诉驾驶员一个更加精确的电池剩余电量。使用中或制造过程中的电池在受到冲击时会产生使电池失效的“热点”或其他缺陷，但是新型磁场探测器可以追踪微小区域的变化，在产生更大的问题前定位缺陷。
　　发电厂开始使用汽车大小的多电池组装置来存储太阳能与风能。虽然这样可以减少化石燃料的消耗，但是最近在韩国和美国亚利桑那州发生了一系列公共设施的锂电池火灾，造成了停电和应急抢修人员受伤。
　　Jerschow说，随着锂电池越来越轻便，电量也越来越高，它们的使用范围会越来越广泛。比如，小型电动飞机会在五到十年内出现。和储存可持续能源的电池一样，电动飞机可以帮助减少温室气体排放，但是需要更加严格的测试来避免潜在的航空电池缺陷。
　　目前电池工厂所采用的方法是从流水线上抽取一些电池并将它们拆开。有时这一过程会造成新的损伤。Jerschow与其同事的目标就是避免这一步骤，采用损伤小、成本低但是更完善的工艺。
　　一 开始Jershcow认为答案可以参考医学领域的一项常见的诊断流程，即核磁共振成像。它采用一块大磁石、射频无线电和计算机来产生详细的图像。这些图像可以揭示大脑、脊柱和其他身体器官的异常。但是随后Jershcow发现德国科学家正在开发一种更小但是功能更强的传感器，可以探测到更微弱的磁场。
　　与德国约翰内斯古腾堡大学、美因茨亥姆霍兹研究所的全球知名磁场测量专家Dmitry Budker合作，Jershcow和其他科学家完善了理论并且合作制造了第一款原型设备。
　　美国国家科学院的研究给出了其原理证明的结果。现在他们正计划确认这一设备在电池制造、电动汽车、公共设施甚至二手车市场的商业前景。“我们可以预见一些电池领域的未来，我不觉得其他人在此之前能预见到。”Jerschow说。他预测在未来市场也会帮助解决一个更加遥远的问题：处理数量巨大的电动汽车电池。
　　这些电动汽车的电池预期有10年寿命；然后它们会面临一个关键的回收问题。某些电池仍有残余寿命，也许可以作为其他地方的储能设备。而另一些电池留有可回收的高价值材料，也会残留一些无法填埋的有毒物质。人类还需要一种设备来对这些电池进行分类处理。（逸文）