如果锂离子电池过热或损坏，它可能会发生一种叫做热失控的化学反应。该实验由西安科技大学与NIST合作进行，旨在记录锂离子电池在热失控之前和过程中发出的声音。美国国家标准与技术研究院（NIST）的研究人员已经开发出一种利用声音检测锂离子电池何时着火的方法。
锂离子电池温度过高或损坏，就会起火甚至爆炸。 而电池起火的风险正在不断增加。 这些火灾之所以如此危险，是因为它们几乎在瞬间就会变得灼热无比。 电池可喷射出高达 1,100 C（2,012 F）的火焰，温度几乎与喷灯相当，而且在一秒钟内就能达到这一温度。 这与其他类型的住宅火灾大相径庭，其他类型的火灾通常起火较慢，仅为烟雾或小火苗。 在这些火灾中，烟雾有更多的时间到达烟雾报警器并向人们发出危险警报。 除了升温更快之外，锂离子电池在失效的最初阶段也不会产生太多的烟雾。 当有限的烟雾激活传统烟雾报警器时，可能已经来不及阻止火势蔓延。 在观看电池爆炸的视频时，发现在起火之前，电池中的安全阀破裂了，发出了这种轻微的声音。
在锂离子电池起火前，化学反应会导致电池内部压力增大。 电池开始膨胀。 许多锂离子电池的外壳都很坚硬，因此无法膨胀。 许多这种坚硬的外壳都包含一个安全阀，其设计目的就是为了打破并释放这种压力。 谭在视频中听到的就是安全阀破裂的声音。 之前的研究发现，声音可以用于预警系统。 但是，世界上有很多声音与安全阀破裂的声音相似，例如使用订书机或回形针掉落的声音。 如果房间里的任何随机噪音都会触发探测器，那么探测器就不会有太大的用处。 因此，研究人员需要一款软件，能够可靠地识别安全阀破裂的声音，而不检测到其他噪音。
研究人员使用人工智能， 为了让算法发挥作用，他们首先需要大量的声音示例。 通过与西安科技大学实验室合作，他们录制了 38 个电池爆炸的音频。 然后，他们对这些录音的速度和音调进行了调整，将其扩展为1000多个独特的音频样本，用来向软件传授安全阀破裂的声音。 该算法效果显著。 研究人员使用安装在摄像头上的麦克风，在 94% 的情况下都能检测到电池过热的声音。"我尝试用各种不同的声音来混淆算法，从人们走路的声音到关门声，再到打开可乐罐的声音，只有少数声音能混淆算法。在13th Asia-Oceania Symposium on Fire Science and Technology上，研究人员 介绍了他们的研究成果。 该项技术已经申请了专利，并计划用更多类型的电池和麦克风继续这项研究。 在测试中，他们观察到安全阀在电池发生灾难性故障前约两分钟破裂。 他们还计划在更多种类的电池上进行更多实验，以验证这一预警时间。 一旦这项技术得到充分开发，就可以用来制造一种新型火灾报警器。 这些警报器可以安装在住宅和办公楼里，或者安装在仓库和电动车停车场等有大量电池的地方。 它们提供的预警可以让人们有时间撤离。 与锂离子电池建立健康关系的关键可能只是仔细聆听。
原文链接：Tam, W. , Chen, J. , Tang, W. , Tong, Q. , FANG, H. and Putorti Jr., A. (2024), Development of a Robust Early-Stage Thermal Runaway Detection Model for Lithium-ion Batteries, 13th Asia-Oceania Symposium on Fire Science and Technology, Daegu, KR, [online], https://tsapps.nist.gov/publication/get_pdf.cfm?pub_id=958183 (Accessed November 14, 2024)
