在現代科技的推動下，鋰離子電池已成為我們日常生活中不可或缺的一部分。從智能手機、筆記本電腦到電動自行車和電動汽車，這些電池因其高能量密度而廣受歡迎。然而，鋰離子電池在過熱或受損時，可能會引發熱失控反應，導致火災或爆炸。 2023年，紐約市消防部門報告了268起因電動自行車電池引發的住宅火災，造成150人受傷和18人死亡。面對這一日益嚴重的火災風險，國家標準與技術研究所（NIST）的研究團隊正在開發一種利用聲音檢測鋰電池火災的新技術。
NIST的研究人員發現，在鋰離子電池即將起火之前，電池內部會發生化學反應，導致氣壓增大，電池外殼開始膨脹。許多鋰離子電池設有安全閥，當內部壓力過高時，安全閥會破裂並釋放氣體，發出類似開啟飲料瓶的“噝噝”聲。研究人員在觀看電池爆炸的視頻時，注意到了這個聲音，並決定進一步驗證其可行性。
為了訓練機器學習算法識別這個特定聲音，研究人員與西安科技大學的實驗室合作，記錄了38個電池爆炸前的音頻樣本，並對其進行了速度和音調的調整，生成超過1000個獨特的音頻樣本。經過訓練，算法的識別率高達94%。研究人員通過安裝在攝像機上的麥克風，成功檢測到了過熱電池的聲音。為了驗證算法的有效性，研究人員還用各種噪音進行干擾實驗，結果顯示只有極少數噪音能讓檢測器困惑。
目前，研究團隊已在亞太火科學技術研討會上展示了他們的研究成果，併申請了專利。未來，他們計劃對更多種類的電池和麥克風進行測試，確認安全閥破裂的警告時間，通常在電池出現故障前約兩分鐘。最終，這項技術有望發展為新型火災警報器，安裝在家庭、辦公室，甚至有大量電池的倉庫和電動車停車場，為人們提供提前的火災預警。
劃重點:
NIST研究團隊開發出基於聲音的鋰電池火災預警技術，通過AI算法識別安全閥破裂聲。
經過訓練的算法識別率高達94%，在多種噪音干擾下仍能保持高效檢測。
未來新型火災警報器有望提供約兩分鐘的提前預警，幫助人們及時逃生。