現代のテクノロジーによって推進されているリチウムイオンバッテリーは、私たちの日常生活の不可欠な部分になりました。スマートフォン、ラップトップから電気自転車、電気自動車まで、これらのバッテリーは高エネルギー密度に人気があります。ただし、リチウムイオン電池が過熱または損傷している場合、制御反応から熱を引き起こし、火災や爆発を引き起こす可能性があります。 2023年、ニューヨーク市消防署は、電気自転車のバッテリーによって引き起こされた268の住宅用火災を報告し、150人を殺害しました。このますます深刻な火災リスクに直面して、国立標準技術研究所（NIST）研究チームは、音を使用してリチウム電池からの火災を検出するための新しい技術を開発しています。
NISTの研究者は、リチウムイオンバッテリーが発火しようとする前に、バッテリー内で化学反応が発生し、空気圧が増加し、バッテリーケースが拡大し始めることを発見しました。多くのリチウムイオンバッテリーには、内圧が高すぎてガスを放出するときに壊れる安全バルブがあり、飲料ボトルを開くのに似た「ヒス」音を作ります。研究者たちは、バッテリーの爆発のビデオを見ているときに音に気づき、その実現可能性をさらに検証することにしました。
この特定のサウンドを識別するための機械学習アルゴリズムを訓練するために、研究者はXi'an科学技術大学の研究室と協力して38のオーディオサンプルを記録する前に、バッテリーが爆発し、速度とトーンで調整して1,000を超える一意のオーディオサンプルを生成します。トレーニング後、アルゴリズムの認識率は94％になります。研究者は、カメラに取り付けられたマイクを介してバッテリーを過熱する音を正常に検出しました。アルゴリズムの有効性を検証するために、研究者はさまざまなノイズを使用して干渉実験を実行し、結果は非常に少数のノイズのみが検出器を混乱させることを示しました。
現在、研究チームはアジア太平洋火災科学技術シンポジウムで研究結果を発表し、特許を申請しています。将来、彼らは、より多くの種類のバッテリーとマイクをテストして、通常、バッテリーが故障する約2分前に、安全バルブが破裂する警告時間を確認することを計画しています。最終的に、この技術は、家、オフィス、さらには大きなバッテリーや電気自動車の駐車場を備えた倉庫に設置された新しい火災警報器に発展し、早期の火災警告を人々に提供することが期待されています。
キーポイント：
NIST研究チームは、AIアルゴリズムを介した安全バルブ破壊の音を識別するためのサウンドベースのリチウムバッテリー火災警告技術を開発しました。
訓練されたアルゴリズムの認識率は最大94％であり、複数のノイズ干渉の下で効率的な検出を維持できます。
将来、新しい火災警報器は、人々が時間内に逃げるのを助けるために、約2分間の早期警告を提供すると予想されます。