据外媒报道，美国国家标准与技术研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST）研究人员开发出利用声音检测锂离子电池何时会着火的方法。该团队包括Wai Cheong“Andy”Tam和Anthony Putorti。
图片来源：NIST
锂离子电池无处不在：它们可能存在于手机、笔记本电脑、电动自行车或电动汽车中。这些电池之所以受欢迎，是因为它们可以在狭小的空间内储存大量能量，但同时也带来了危险。如果锂离子电池过热或损坏，可能会着火甚至爆炸。而且电池起火的风险正在增加。
这些火灾非常危险，因为它们几乎瞬间变得非常热。电池可以喷射出高达1,100℃的火焰，几乎和喷灯一样热，并且在大约一秒钟内达到该温度。这与其他类型的住宅火灾截然不同，其他类型的住宅火灾通常以闷烧或小火焰的形式缓慢开始。对于这些火灾，烟雾有更多时间到达烟雾报警器并警告人们危险。
除了升温更快之外，锂离子电池在故障初期不会产生太多烟雾。当这些有限的烟雾触发传统烟雾报警器时，可能已经太迟了，无法阻止火势蔓延。因此，如果能找到一种及早发现这些火灾的方法，将大有裨益。
“在观看电池爆炸的视频时，我注意到了一些有趣的事情，”Tam表示。“就在起火前，电池中的安全阀坏了，发出了一点噪音。我想我们也许可以利用这一点。”
在锂离子电池着火之前，化学反应会导致内部压力增大。电池开始膨胀。许多锂离子电池单元无法膨胀，因为它们有坚硬的外壳。
许多这样的硬壳都包含一个安全阀，旨在打破并释放这种压力。这个破裂的安全阀就是Tam在视频中听到的声音。这是一种独特的咔嗒声，有点像打开一瓶苏打水的声音。
先前的研究发现，声音可用于预警系统。但世界上有许多声音与安全阀损坏的声音相似，例如使用订书机或掉落回形针。
如果房间里的任何随机噪音触发了探测器，那么探测器就没什么用了。因此，研究人员需要能够可靠识别安全阀损坏声音且不会检测到其他噪音的软件。他们决定使用人工智能。Tam和Putorti训练了一种机器学习算法来识别这种独特的噪音。
为了使算法发挥作用，研究人员首先需要大量的声音样本。通过与西安科技大学实验室的合作，他们录制了38个爆炸电池的声音。然后他们调整了这些录音的速度和音调，将其扩展为1,000多个独特的音频样本，这些样本可以用来教软件安全阀损坏的声音。
该算法效果非常好。使用安装在摄像头上的麦克风，研究人员94%的时间都能检测到电池过热的声音。
“我尝试使用各种不同的噪音来混淆算法，从人们走路的声音到关门的声音，再到打开可乐罐的声音，”Tam解释道。“只有少数噪音能混淆探测器。”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。他们还计划对更广泛的电池进行更多实验，以验证该警告时间。
一旦完全开发出来，这项技术可用于制造一种新型火灾报警器。这些警报器可以安装在家庭和办公楼中，也可以安装在仓库和电动汽车停车场等有大量电池的地方。这种提前警告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就是仔细倾听。
