聆听电池“密语”，AI预警锂电池火灾

如今的日常生活中，锂电池无处不在：手机、笔记本电脑、电动自行车甚至电动汽车中都有他们的身影。然而，它在带来便利的同时，也伴随着风险。如果锂离子电池过热或受损，就有可能起火甚至爆炸。最近，美国国家标准与技术研究院（NIST）的研究人员开发出了一种利用AI通过声音来探测锂离子电池即将起火的方法，未来或许用于预警即将起火的锂电池，减少由此带来的人员和财产损失。

电池爆炸视频带来的灵感

根据美国国家标准与技术研究院发布的消息，研究人员在观看电池爆炸的视频时，发现了一个有趣的现象：在起火之前，电池的安全阀破裂，能够发出轻微的响声。尽管不是第一个注意到这一现象的，但他们认为或许可以利用这个特点，找到锂电池起火预警的办法。

锂电池起火后，能在瞬间达到极高的温度，仅需约1秒钟，电池喷射出的火焰温度就能达到1100摄氏度。除了升温速度更快之外，锂电池在失效初期产生的烟雾也很少，这导致传统的烟雾报警器在有限烟雾触发时，可能已经无法阻止火势的蔓延。因此，能够早期探测到这类火灾显得尤为重要。

在锂离子电池起火之前，内部的化学反应会导致压力增加，电池开始膨胀。不过，许多锂离子电池由于外壳坚硬而无法膨胀，但外壳内通常装有安全阀，当压力达到一定程度时，安全阀会破裂并释放压力。研究人员在视频中听到的就是安全阀破裂发出的声音，是一种独特的“咔嗞”声，类似于打开汽水瓶的声音。

但要准确分辨出这一独特的“咔嗞”声是由锂电池发出的并不容易。

AI算法来帮忙

此前的相关研究中，人们已经观察到声音可以用于锂电池起火的早期预警系统。但是，世界上有很多声音与锂电池安全阀破裂声相似，比如使用订书机或掉落回形针的声音。如果房间内的任何随机噪音都能触发探测器，那么它将毫无用处。

因此，研究人员需要能够可靠识别破裂安全阀声音的软件，并且不会检测到其他噪音。他们决定使用人工智能技术（AI），并i训练了一个机器学习算法来识别这种独特的声音。

为了使算法工作，他们首先需要大量这种声音的样本。通过与西安科技大学的一个实验室合作，他们录制了38个爆炸电池的音频。然后，他们调整了这些录音的速度和音调，将其扩展成1000多个独特的音频样本，用于让软件学习识别破裂安全阀的声音。

该算法的效果非常显著，在测试中探测到过热电池声音的成功率达到了94%。为了迷惑算法，研究人员尝试了用各种噪音，从人们走路的录音，到关门的声音，再到打开可乐罐的声音。只有少数噪音让探测器产生了误报。

进一步的测试

在测试中，研究人员还注意到，安全阀通常在锂电池发生灾难性故障前约两分钟破裂。他们还计划通过更多实验，在更广泛的电池上进行测试，以验证这一预警时间。

一旦该技术完全开发成熟，就可以用于制造一种新型火灾报警器。这些报警器可以安装在住宅、办公楼或电池数量众多的地方，如仓库和电动汽车停车场。它们提供的预警时间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或许就在于仔细聆听。（文星）