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盖世汽车讯 近期电池相关火灾的增多，引发了人们对识别可能导致这些灾难性故障（但肉眼很少能发现）的缺陷的挑战的关注。据外媒报道，为了防止这些可能导致电池过热起火的危险故障，德雷塞尔大学（Drexel University）的研究人员开发出一种标准测试流程，以便制造商更好地了解电池的内部工作原理。

图片来源：期刊《Electrochimica Acta》

在最近发表在期刊《Electrochimica Acta》上的一篇论文中，该团队介绍了一种利用超声波监测电池电化学和机械功能的方法——这种方法可以立即发现任何可能导致过热甚至“热失控”的损坏或缺陷。

“虽然锂离子电池的研究已有近半个世纪，商业化也已超过30年，但我们直到最近才开发出能够高分辨率观察电池内部的工具，”德雷塞尔大学工程学院电池动力学实验室助理教授兼首席研究员、该项目负责人Wes Chang博士说道。“尤其是超声波技术，在过去十年里才从地球物理学和生物医学等其他领域应用到电池诊断中。由于它在电池和电动汽车行业是一项新技术，因此有必要让电池工程师了解它的工作原理及其用途。”

该团队近期致力于实现这一目标，他们展示了一种低成本、便捷的台式超声波工具，希望这种工具能够被电池工程师（包括在生产电动汽车的汽车公司工作的工程师）轻松实现和使用。

“虽然如今绝大多数锂离子电池性能卓越、安全可靠，但当电动汽车使用数千个电芯，且每年生产数百万辆电动汽车时，必然存在缺陷，”Chang说道。

目前，电池制造的安全和质量控制流程主要依赖于对下线后选定的电芯进行目视检查和性能测试。制造好的电池也可能经过X光检查，以生成高分辨率的内部图像，但这既缓慢又昂贵。

制造商必须遵守这些检查和测试规程，但鉴于电池的使用规模，即使是一个很小的设计或制造缺陷被忽略，也可能导致大量缺陷电池流入市场。

相比之下，德雷塞尔大学团队提出的方法采用了声学成像——超声波——它比X射线更快、更便宜，并且可以提供有关电池机械性能的补充信息。Chang的团队报告称，他们使用扫描声学显微镜技术，将低能声波发射到商用软包电池中。

声波在穿过电池内部各种材料时，其速度会发生变化，而不会影响电池的内部运行或性能。这使得研究人员能够全面、详细、快速地观察电池材料在使用过程中的化学变化。

研究人员在报告中写道：“通过观察声波与样品相互作用时的变化，我们可以推断出一系列结构和机械特征。”

该过程有助于检测可能导致电气短路的结构缺陷或损坏、可能影响性能的材料缺陷或不平衡，以及可能发生问题的指标。该扫描特别擅长检测一种物质——气体，这很重要，因为电池内部存在气体表明存在干燥区域，这些区域可能会导致电池在使用过程中发生故障。

超声波的灵敏度使其不仅可用于检测制造过程中的缺陷，还可用于在研发实验室中评估新型电池化学成分的失效情况。作为研究的一部分，Chang的团队与锂金属电池初创公司SES AI的研究伙伴合作。在SES AI的研发中心部署测试平台，使工程师能够在设计和测试过程中即时访问数据，从而更快地进行调整和修正。

除了报告超声波测试方法的流程外，该团队还开发了开源软件来运行该仪器并对结果数据进行快速分析。

“我们希望通过降低门槛，使超声波检测成为电池研发的常规环节，”Chang教授说道。“电池科学家想要制造更好的电池，而不是开发新的工具。我们提供易于使用的用户界面，并定期更新软件。这丰富了电池科学家现有的用于测量和诊断下一代电池性能的工具库。”

该团队计划继续改进这项技术，使其能够更轻松地扫描电池电极和电芯，并生成更详细的三维图像，而不是目前有限的二维扫描，从而更好地检测缺陷。