具有无线动态原位监测的储能装置制造方法及图纸

本公开整体涉及用于对储能装置的结构健康度进行无线监测的设备和方法，并且更具体地涉及具有无线动态原位监测的储能装置和使用方法。在一个方面，提供了一种用于对储能装置进行无线监测的设备。该设备包括储能装置，该储能装置包括电极，该电极包括纳米管网络；射频识别(RFID)系统，该RFID系统包括：RFID标签，该RFID标签包含导电材料，该RFID标签附接到该电极或嵌入该电极内；和RFID读取器，该RFID读取器位于该储能装置外部。该设备还包括处理器，该处理器被配置为基于作用于该导电材料的感生磁场来确定该储能装置的该电极的第一电流值，并且将该第一电流值与阈值或范围进行比较。较。较。

【技术实现步骤摘要】
具有无线动态原位监测的储能装置


[0001]本公开整体涉及用于对储能装置的结构健康度进行无线监测的设备和方法，并且更具体地涉及具有无线动态原位监测的储能装置和使用方法。

技术介绍

[0002]电动车辆技术、柔性电子产品、智能可穿戴设备和物联网(IoT)设备的最新进展推动了对诸如电池等储能装置的需求。随着这种需求的增加，人们对储能装置的环境影响、安全性和可持续性产生了担忧。增加电池寿命并且制造结构上更具弹性的储能装置将有助于缓解这些担忧。
[0003]因此，需要用于监测储能装置的结构健康度的方法和设备。

技术实现思路

[0004]本公开整体涉及用于对储能装置的结构健康度进行无线监测的设备和方法，并且更具体地涉及具有无线动态原位监测的储能装置和使用方法。
[0005]在一个方面，提供了一种用于对储能装置进行无线监测的设备。该设备包括储能装置，该储能装置包括电极，该电极包括纳米管网络；射频识别(RFID)系统，该RFID系统包括：RFID标签，该RFID标签包含导电材料，该RFID标签附接到该电极或嵌入在该电极内；和RFID读取器，该RFID读取器位于该储能装置外部。该设备还包括一个或多个处理器，其中至少一个处理器被配置为基于作用于该导电材料的感生磁场来确定该储能装置的该电极的第一电流值，并且将该第一电流值与阈值或范围进行比较。
[0006]在另一方面，提供了一种用于对储能装置的结构健康度进行无线监测的方法。该方法包括：分析来自RFID系统的数据，该RFID系统耦合到该储能装置的电极，该电极包括纳米管网络，该RFID系统包括：RFID标签，该RFID标签包含导电材料，该RFID标签附接到该电极或嵌入在该电极内；和RFID读取器，该RFID读取器位于该储能装置外部。该方法还包括：基于该数据确定动作，以及向电耦合到该储能装置的物品或向用户传输信号，以便该物品或该用户执行该动作。
[0007]在另一方面，提供了一种存储指令的非暂态计算机可读介质，该指令在处理器上执行时执行用于对储能装置的结构健康度进行无线监测的操作。该操作包括：分析来自RFID系统的数据，该RFID系统耦合到该储能装置的电极，该电极包括纳米管网络，该RFID系统包括：RFID标签，该RFID标签包含导电材料，该RFID标签附接到该电极或嵌入在该电极内；和RFID读取器，该RFID读取器位于该储能装置外部。该操作还包括：基于该数据确定动作，以及向电耦合到该储能装置的物品或向用户传输信号，以便该物品或该用户执行该动作。
附图说明
[0008]为了使得本公开的上述特征的方式能够被详细理解，可通过参考各个方面来对上
文简要概述的本公开进行更具体描述，该方面中的一些如附图中所示。然而，应当注意，附图仅示出了示例性方面，因此不应被认为是对其范围的限制，因为本公开可允许其他同样有效的方面。
[0009]图1是用于对储能装置的健康度进行无线监测的示例性设备的图示。
[0010]图2A、图2B和图2C示出了根据本公开的至少一个方面的处于两种应力状态的三维纳米管网络。
[0011]图3A是根据本公开的至少一个方面的用于对储能装置的健康度进行动态原位无线监测的一般示意图。
[0012]图3B是示出根据本公开的至少一个方面的用于对储能装置的结构健康度(例如，损坏)进行无线监测的示例性方法的选定操作的流程图。
[0013]图4是示出根据本公开的至少一个方面的用于对储能装置的结构健康度(例如，损坏)进行无线监测的示例性方法的选定操作的流程图。
[0014]图5是根据本公开的至少一个方面的用于制作自立式电极的示例性设备的示意图。
[0015]图6A是根据本公开的至少一个方面的与储能装置的电极一起使用的射频识别(RFID)标签的示例性照片。
[0016]图6B是根据本公开的至少一个方面的示例性电池和RFID读取器的示例性照片。
[0017]为了便于理解，在可能的情况下，使用相同的附图标号来表示附图共有的相同元件。可以设想，一个示例的元件和特征可有利地结合在其他示例中而无需进一步详述。
具体实施方式
[0018]本公开整体涉及用于对储能装置的结构健康度进行无线监测的设备和方法，并且更具体地涉及具有无线动态原位监测的储能装置和使用方法。专利技术人已发现用于对储能装置(例如，电池或电容器和/或其部件(诸如电极))的结构健康度进行无线动态原位监测和/或原位监测的设备和方法。储能装置的结构健康度可以通过例如射频识别(RFID)远程地监测或测量。在一些示例中，RFID读取器位于储能装置的外部，并且RFID标签附接到储能装置或嵌入该储能装置中。在一些示例中，RFID读取器感应耦合到RFID标签。在一些示例中，本文所述的实施方案可以用于对储能装置的结构健康度进行无线监测，例如，将不干扰装置设计和性能。
[0019]简而言之，并且在一些示例中，待监测的结构(例如，电极)包括纳米管网络。作为待监测的结构的一部分，纳米管网络能够响应于刺激而产生应力、应变、弯曲或以其他方式变形，从而指示电极中已形成损坏或其他变化。纳米管和/或纳米管网络中的这些机械变化还改变了纳米管网络的电气特性，诸如被称为压阻效应的电阻率。如本文所述，可以监测此类电气特性，以便例如监测电极的结构健康度。该纳米管网络直接和/或间接地耦合到RFID标签。然后可以通过无线地或远程地读取来自RFID读取器的信号来监测电极的结构变化。
[0020]监测易受疲劳、应力应变和腐蚀影响的储能装置及其部件(例如，电极)的结构健康度在许多行业中是有价值的，从而减少运营成本，同时保持高标准安全性。然而，当结构损坏在储能装置和电极的使用寿命期间形成时，对其进行检测可能是困难的，特别是当损坏在表面下时。此外，缺乏实时监测损坏的能力使储能装置和电极以及(物理上或电气上)
相邻结构经受严重损坏。本文所述的实施方案通过例如利用嵌入储能装置的一个或多个电极内的纳米管网络的机电特性来解决这些和其他问题。纳米管网络的电气特性在暴露于刺激或力时变化的影响可以有助于确定电极在其使用寿命期间的变化以及由于电极的损坏而随时间的变化。通过监测损坏，可以监测电极上的应力以及电极的故障。
[0021]本公开的某些方面可以在损坏形成于储能装置和电极中时，实现对该损坏的早期检测和/或实时检测。此类早期和/或实时检测使得能够更高效地调度维护和维修，并且可以避免可能被忽视的问题。检测和监测也向工程师提供有关如何制造结构上耐用的储能装置和电极的信息。此外，本公开的各方面可以在电极或其部件的使用寿命期间，在损坏可能传播并对电极和/或附近的部件或结构造成损坏之前，实现对该结构损坏的检测。尽管本公开的某些方面是参考电池描述的，但设备和方法可以扩展到其他储能装置，诸如电容器和超级电容器。
[0022]在至少一个方面，并且如下所述，纳米管网络嵌入在待监测电极内。在不存在应变的情况下，即纳米管网络没有作用在其上的力或刺激的情况下，纳米管网络具有一定的电阻。当待本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于对储能装置进行无线监测的设备，包括：储能装置，所述储能装置包括电极，所述电极包括纳米管网络；射频识别(RFID)系统，所述RFID系统包括：RFID标签，所述RFID标签包含导电材料，所述RFID标签附接到所述电极或嵌入所述电极内；和RFID读取器，所述RFID读取器位于所述储能装置外部；和一个或多个处理器，其中至少一个处理器被配置为：基于作用于所述导电材料的感生磁场来确定所述储能装置的所述电极的第一电流值；以及将所述第一电流值与阈值或范围进行比较。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述RFID读取器还包括用于向所述一个或多个处理器传输或接收信号的元件。3.根据权利要求1所述的设备，还包括电耦合到所述储能装置的物品，所述物品是陆地车辆、飞机、船舶、航天器、卫星、发光二极管、消费电子产品、风力涡轮机、建筑物、桥或管道的部件。4.根据权利要求3所述的设备，还包括存储器，所述存储器包括计算机可读指令，其中所述一个或多个处理器被配置为基于所述计算机可读指令的执行进行以下操作：从程序应用程序接收所述程序应用程序已启动的指示；从所述RFID系统接收数据，所述数据与所述电极的所述电流相关；分析所述数据；基于所述数据确定动作；以及向所述物品或用户传输信号，以便所述物品或用户执行所述动作。5.根据权利要求3所述的设备，其中所述一个或多个处理器被进一步配置为当所述第一电流值等于或大于所述阈值或范围时，使所述物品停止从所述储能装置接收电力。6.根据权利要求1所述的设备，其中当所述第一电流值被确定为小于所述阈值或范围时，所述至少一个处理器被进一步配置为：确定第二电流值；以及将所述第二电流值与所述阈值或范围进行比较。7.根据权利要求1所述的设备，其中所述电极包含储锂活性材料。8.根据权利要求1所述的设备，其中所述储能装置为电池。9.一种用于对储能装置的结构健康度进行无线监测的方法，包括：分析来自RFID系统的数据，所述RFID系统耦合到所述储能装置的电极，所述电极包括纳米管网络，所述RFID系统包括：RFID标签，所述RFID标签包含导电材料，所述RFID标签附接到所述电极或嵌入所述电极内；和RFID读取器，所述RFID读取器位于所述储能装置外部；基于所述数据确定动作；以及向电耦合到所述储能装置的物品或向用户传输信号，以便所述物品或所述用户执行所述动作。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述分...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿韦季克，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：