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测量锂离子电池状态最简单方法

可充电电池是许多新技术的核心,例如,增加了对可再生能源的利用。更具体地说,它们被用来为电动汽车,手机和笔记本电脑供电。德国约翰内斯·古腾堡大学美因茨(JGU)和德国美因茨亥姆霍兹研究所(HIM)的科学家们提出了一种非接触式方法,用于检测锂离子电池的充电状态和任何缺陷。为此,原子磁力计用于测量电池单元周围的磁场。德米特里·布德克(Dmitry Budker)教授及其团队通常使用原子磁法来研究物理学的基本问题,例如寻找新粒子。磁力计是用于描述磁场测量的术语。指南针的一个简单示例就是地球上的指南针

使用原子磁力计的电池的非接触式质量保证

对大容量充电电池的需求因此,对于确定电池状态的灵敏,准确的诊断技术的需求也在增长。许多新开发的成功将取决于能否生产出能够提供足够容量和长使用寿命的电池。JGU物理研究所Dmitry Budker教授的工作组成员Arne Wickenbrock博士说:“对可充电电池进行质量保证是一项巨大的挑战。非接触式方法可能会为改善电池质量提供新的动力。”亥姆霍兹研究所美因茨。该小组通过使用原子磁力计进行测量取得了突破。这个想法是在Budker与他的纽约大学同事Alexej Jerschow教授之间的电话会议中提出的。

“我们的技术在本质上与磁共振成像的工作原理相同,但是它更简单,因为我们使用原子磁力计”,进行这项研究的团队的Wickenbrock说。原子磁力计是光泵磁力计,它使用气态原子作为磁场的探针。它们是可商购的,并且用于工业应用以及基础研究。JGU和HIM的Budker小组也开发了自己的先进磁传感器,他们将这些原子磁力计用于物理学的基础研究,例如在寻找暗物质方面,并试图解决为何物质和反物质不存在的谜语大爆炸后立即互相歼灭。

简单的方法可实现快速,高通量的测量

在电池测量的情况下,将电池置于背景磁场中。电池会改变背景磁场,并使用原子磁力计测量变化。Wickenbrock补充说:“这一变化为我们提供了有关电池充电状态,电池中剩余电量以及可能损坏的信息。”“该过程速度很快,我们认为可以很容易地将其集成到生产过程中。”关于电子烟爆炸以及在飞机上携带某些类型的手机的限制导致的重伤的反复报道表明,需要检测电池中的缺陷。

作者在最近的PNAS论文中指出:“这项技术的诊断能力有望在研究,质量控制或手术过程中评估细胞。”去年夏天,同一工作组组织了两次有关应用原子和核物理的活动,有国际高层参与。来自世界各地的约200名研究人员回答了当前的原子磁力测定法和其他形式的量子测量技术问题。

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