量子技術(shù)能否提升電池性能？答案是肯定的──由英國薩賽克斯大學(xué)(UniversityofSussex)研究人員領(lǐng)軍的一個(gè)項(xiàng)目，正利用以量子為基礎(chǔ)的傳感器來測量電池行為，期望所取得的數(shù)據(jù)能為電池技術(shù)帶來改善。

該研究專業(yè)獲得了英國伯明翰大學(xué)(UniversityofBirmingham)主持之感測與時(shí)序量子技術(shù)中心(UKQuantumTechnologyHubSensorsandTiming)的PartnershipResourceFunding資金挹注，團(tuán)隊(duì)成員還包括來自斯特拉斯克萊德(Strathclyde)與愛丁堡(Edinburgh)兩所大學(xué)組成的聯(lián)盟。

這項(xiàng)項(xiàng)目著眼于對(duì)電池越來越高的能量密度、耐用性與安全性等關(guān)鍵需求，并將因此推動(dòng)朝向更環(huán)保生態(tài)系統(tǒng)邁進(jìn)的工業(yè)革命。薩賽克斯大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)研究教授PeterKruger接受《EETimes》采訪時(shí)強(qiáng)調(diào)，電池會(huì)是量子傳感器的第一個(gè)大市場，因?yàn)殡妱?dòng)車需要具備高容量的大型電池組；“這將意味著量子傳感器首次在商業(yè)市場上發(fā)揮顯著影響力?！?/p>

電池與量子技術(shù)

新一代電動(dòng)車控制系統(tǒng)，包括再生煞車系統(tǒng)、怠速/熄火(start&stop)功能以及驅(qū)動(dòng)輪胎的電動(dòng)馬達(dá)，都需要精確的測量與電氣輸入控制，以優(yōu)化性能并避免災(zāi)難性的故障。電池傳感器是系統(tǒng)中的關(guān)鍵組件，負(fù)責(zé)測量電池的充放電水平以及健康狀態(tài)，目前市面上有一些技術(shù)可用來打造優(yōu)良的車用電池監(jiān)測傳感器。

過針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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在此同時(shí)，利用量子運(yùn)算來仿真電池的化學(xué)結(jié)構(gòu)，使得利用算法來根據(jù)不同參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)──例如重量減輕、最大密度以及電池芯組裝──重現(xiàn)電池內(nèi)部的化學(xué)成份成為可能，這將能加速電池組本身的工業(yè)化。

薩賽克斯大學(xué)項(xiàng)目的目標(biāo)，是實(shí)現(xiàn)量子磁力計(jì)技術(shù)，以檢驗(yàn)微觀電池電流是否準(zhǔn)確地流動(dòng)。透過這種方式，能對(duì)新電池與現(xiàn)有電池的化學(xué)成份進(jìn)行快速評(píng)估，以加快打造更優(yōu)質(zhì)電池技術(shù)的速度，并促進(jìn)車輛的電氣化。

磁力計(jì)是用以測量磁通量密度(magneticfluxdensity)的單一傳感器，量子磁力計(jì)是以次原子粒子(subatomicparticles)的自旋為基礎(chǔ)，每個(gè)粒子磁矩(particlemagneticmoment)與所施加磁場的耦合被量化，或限制于一組由量子力學(xué)定律決定的離散值。

Kruger指出，近年來有數(shù)起鋰電池故障的事件成為新聞?lì)^條，像是SamsungGalaxyNote7智能型手機(jī)的電池爆炸意外。監(jiān)測電流能在電池故障發(fā)生之前采取預(yù)防措施，而量子傳感器能提供一些智能功能，讓電池監(jiān)測電池健康狀態(tài)并減少磨損最嚴(yán)重的電池芯負(fù)載。

“目前的電池監(jiān)測解決方案主要聚焦于測量整個(gè)電池的電壓，”Kruger表示：“這能為電池內(nèi)剩余的電量提供良好的指示，此外透過量測多次充/放電循環(huán)中的電壓，電量還是能在電池退化的情況下被監(jiān)測?！?/p>

無人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測繪、無人設(shè)備

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他補(bǔ)充指出：“雖然那些測量方法在監(jiān)測電池健康狀態(tài)方面是有用的，但無法告訴我們太多電池內(nèi)部的情形；研發(fā)中的量子系統(tǒng)能測量電池產(chǎn)生的磁場，用于推斷流經(jīng)電池的電流。這種系統(tǒng)就像“磁場攝影機(jī)”，能窺探電池內(nèi)部?！?/p>

研究團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是開發(fā)小巧、低功耗、可攜帶的裝置，不需要仰賴基礎(chǔ)設(shè)施、運(yùn)作成本最小化，并因此適合經(jīng)濟(jì)規(guī)模量產(chǎn)。此外也與CDO2、MagneticShields與QinetiQ等英國業(yè)者合作以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。MagneticShields將提供無磁性噪聲(magneticnoise-free)的環(huán)境，進(jìn)行前所未見的高敏感度傳感器技術(shù)測試。

Kruger指出，將會(huì)有大量的應(yīng)用在電池的研發(fā)階段，讓制造商測試不同的化學(xué)配方與電池芯尺寸；傳感器能傳送診斷信息到電動(dòng)車的車載計(jì)算機(jī)，并因?yàn)椴辉傩枰斯z查而能增加車輛保養(yǎng)的頻率。電池農(nóng)場(batteryfarms)正發(fā)展為一種再生能源儲(chǔ)存形式，透過采用量子電池傳感器技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)智能充電系統(tǒng)并監(jiān)測電池的健康狀態(tài)。

而目前最大的挑戰(zhàn)是不斷提升電池的容量。Kruger表示，從技術(shù)的角度來看，量子傳感器不只對(duì)電池的磁場敏感，對(duì)所有的鐵磁材料亦然；“我們大多數(shù)的工作是在于傳感器的設(shè)計(jì)，并研究該如何將傳感器與外部磁源隔絕?！?/p>

他補(bǔ)充指出，團(tuán)隊(duì)得思考系統(tǒng)將如何過濾由車輛電動(dòng)馬達(dá)產(chǎn)生的磁場，還有外面每一次有車輛經(jīng)過時(shí)對(duì)傳感器帶來的快速磁場變化。此外需要建立具備所有相關(guān)零組件的完整供應(yīng)鏈，“我們正在透過同時(shí)進(jìn)行的產(chǎn)業(yè)策略募資來實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。”EET