Impulsadas por la tecnología moderna, las baterías de iones de litio se han convertido en una parte indispensable de nuestra vida diaria. Desde teléfonos inteligentes, computadoras portátiles hasta bicicletas eléctricas y automóviles eléctricos, estas baterías son populares por su alta densidad de energía. Sin embargo, cuando las baterías de iones de litio están sobrecalentadas o dañadas, pueden causar una reacción de control de calor, lo que resulta en un incendio o una explosión. En 2023, el Departamento de Bomberos de la Ciudad de Nueva York reportó 268 incendios residenciales causados por baterías eléctricas para bicicletas, matando a 150 personas. Ante este riesgo de incendio cada vez más grave, el equipo de investigación del Instituto Nacional de Normas y Tecnología (NIST) está desarrollando una nueva tecnología para detectar incendios de baterías de litio utilizando el sonido.
Los investigadores de NIST encontraron que antes de que la batería de iones de litio esté a punto de incendiarse, las reacciones químicas se producen dentro de la batería, lo que provoca que la presión de aire aumente y la caja de la batería comienza a expandirse. Muchas baterías de iones de litio tienen válvulas de seguridad que se rompen cuando la presión interna es demasiado alta y libera gas, lo que hace que un "silbido" suene similar a abrir una botella de bebidas. Los investigadores notaron el sonido mientras veían el video de la explosión de la batería y decidieron verificar aún más su viabilidad.
Para entrenar algoritmos de aprendizaje automático para identificar este sonido en particular, los investigadores trabajaron con el laboratorio de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Xi'an para grabar 38 muestras de audio antes de que la batería explotara y ajustara la velocidad y el tono para generar más de 1,000 audios únicos. . Después del entrenamiento, la tasa de reconocimiento del algoritmo es tan alta como 94%. Los investigadores detectaron con éxito el sonido de sobrecalentar la batería a través de un micrófono instalado en la cámara. Para verificar la efectividad del algoritmo, los investigadores también utilizaron varios ruidos para realizar experimentos de interferencia, y los resultados mostraron que solo un número muy pequeño de ruidos confunde al detector.
En la actualidad, el equipo de investigación ha presentado sus resultados de investigación en el Simposio de ciencia y tecnología de Asia-Pacific Fire y solicitó una patente. En el futuro, planean probar más tipos de baterías y micrófonos para confirmar el tiempo de advertencia para que la válvula de seguridad se rompa, generalmente aproximadamente dos minutos antes de que la batería falle. En última instancia, se espera que esta tecnología se convierta en una nueva alarma contra incendios, instalada en casas, oficinas e incluso almacenes con baterías grandes y estacionamientos de vehículos eléctricos, proporcionando a las personas advertencias de incendios tempranos.
Puntos clave:
El equipo de investigación de NIST desarrolló una tecnología de advertencia de incendio de batería de litio basada en el sonido para identificar el sonido de una ruptura de la válvula de seguridad a través de algoritmos de IA.
El algoritmo entrenado tiene una tasa de reconocimiento de hasta 94%, y aún puede mantener una detección eficiente bajo interferencias de ruido múltiple.
En el futuro, se espera que las nuevas alarmas de incendio proporcionen aproximadamente dos minutos de advertencia temprana para ayudar a las personas a escapar a tiempo.