【 摘要】
近期美国的研究人员表明，超声波可以显示密度的变化，从而为测量电池内部电荷提供了一个简单的和非侵入性的方法。电池一般由金属层构成，而这些层以及其化学性质会随电池类型而各有不同。每种电池都具有独特的充放电性能，所以不同的电池需要以不同的方法来进行评估。诸如同步加速器光源昂贵的设备，可以提供很好的物理洞察
锂离子电池
（该技术已经在AA和锂离子电池上进行测试，但是预计将可应用于当前的任何种类电池。图片来源：Shutterstock）
近期美国的研究人员表明，超声波可以显示密度的变化，从而为测量电池内部电荷提供了一个简单的和非侵入性的方法。
电池一般由金属层构成，而这些层以及其化学性质会随电池类型而各有不同。每种电池都具有独特的充放电性能，所以不同的电池需要以不同的方法来进行评估。诸如同步加速器光源昂贵的设备，可以提供很好的物理洞察能力来观测电池的状态。但这些技术不是所有的研究人员能轻易接触到的。
随着对能量存储装置研究的日益增长，有必要使用便宜和通用的方法来测量电池的健康状态，这样可以使科学家们有一个方便的方法来核对他们的研究。由此，来自普林斯顿大学的Daniel Steingart和他的同事们，从他们之前的工作中获得启发，即一个用来显示电池的使用状况的反弹测试，设计了一个简单的解决方案。
通过向电池发射脉冲超声波，他们可以手机回声，作为电池充电和放电后层间运动状态的参考。 “这就像你轻轻敲它，看看电池如果作为一个鼓是如何回响的。根据其充电状态，在某些地方电池会听起来比其他地方更响，而这将为我们揭示电池内部究竟发生了什么，“Steingart说。将几个碱性电池和锂电池用于此测试，包括金霸王、CVS AA 电池和被认为是特斯拉S型号电动汽车的锂离子电池，他们看到，在充电和放电的回声表现出明显的差异；监控这些变化可以让他们获取不同电池内部发生的物理过程的关键信息。
电流集流器
（电池有很多种包装，电流集流器，电极和隔膜层）
“让我我们感到兴奋的是，该技术差不多可用于所有电池，”Steingart解释道。单个电池内部的复杂层状结构，和这些层内的密度，可用于制作该充电状态下该电池状态的指纹数据。他解释说，电池的几何外形和构造，和其内部的如化学原理一样重要。
Brian Sheldon是美国布朗大学材料科学与工程领域的专家，他对这种新技术印象深刻：“获得这些内部结构变化的信息，这是很大的挑战，而这种方法提供了一种全新的方法。由于超声波技术用于其他领域原位成像，我觉得其非常有潜力可以商业化应用的新工具。” |
