Gewinner des Create the Future Award 2019:Innovativer Sensor zur frühzeitigen Erkennung von Batteriefehlern

Einfacher, kostengünstiger Sensor zur Früherkennung von Batteriefehlern

Steve Risser, Jim Saunders, Alex Morrow, Kevin Spahr, Krista Smith, Russ Kittel, Ben Eisenmann und Flora Li Battelle
Columbus, OH USA

Wenn Batterien katastrophal ausfallen, können sie überhitzen, platzen und/oder explodieren. Anfällige Lithium-Ionen-Batterien gibt es überall – in Konsumgütern wie E-Zigaretten, Mobiltelefonen, Elektroautos und Flugzeugen. Durch die weit verbreitete Verwendung von Batterien und das Risiko von Ausfällen wird die Batteriesicherheit zu einem wachsenden Problem. Heutzutage erfolgt die Kontrolle durch die Prüfung der Spannung einer ganzen Batteriezelle; Diese Methode erkennt potenzielle Fehler jedoch erst, wenn es zu spät ist.

Eine Hauptursache für einen katastrophalen Batterieausfall ist das Wachstum von Dendriten – kleinen Metallvorsprüngen, die aus einer Elektrode wachsen. In einer Standardbatterie gibt es einen Separator zwischen den Elektroden, aber wenn Dendriten groß genug werden, können sie den Separator durchdringen, die Lücke zwischen den Elektroden überbrücken und einen Kurzschluss verursachen.

Der einfache, kostengünstige Sensor von Battelle erkennt das Auftreten von Batteriefehlern frühzeitig während des Ladevorgangs und der Nutzung, ohne die Batterieleistung negativ zu beeinflussen. Die Technologie nutzt den Batterieseparator, um sichtbar zu erkennen, wann sich Dendriten zu bilden beginnen. Der Sensor sendet Licht auf eine Seite des Separators und überwacht die Lichtübertragung auf der anderen Seite. Ohne Dendriten wird der Weg des Lichtstrahls nicht blockiert, sodass ein „normales“ Lichtmuster entsteht. Wenn Dendriten wachsen, blockieren sie einen Teil des Lichts und verändern so das normale Muster der Lichtdurchlässigkeit. Dieses veränderte Lichtmuster weist auf die Anwesenheit der Dendriten hin.

Die Erfindung von Battelle ist die erste, die eine lokale Erkennung von Dendriten in einer funktionierenden Batterie ermöglicht. Durch die Reduzierung des Risikos, dass Fehler unentdeckt bleiben, kann die Batterie höher und länger geladen werden. Der Sensor kann auch den Bedarf an anderen Sicherheitselementen im Gesamtsystem reduzieren und so die Gesamtsystemkosten senken. Diese Vorteile können für weniger als 10 % der Batteriekosten integriert werden.

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EHRENDE ERWÄHNUNGEN

Einmal schreiben, für immer lesen Archivdatenspeicherung

Eric Rosenthal, Richard Solomon, Jonathan Smith, Clark Johnson und Brian Solomon,
Kreative Technologie LLC,
Hockessin, DE USA

Dieses optische Datenspeichermedium ist so konzipiert, dass es der feindlichen Weltraumumgebung standhält und wird derzeit von der NASA auf der Internationalen Raumstation getestet. Das Medium speichert Daten in Form von „stehenden Wellen“ aus metallischem Silberhalogenid einzelner Lichtwellenlängen, eingebettet in eine stabile, gehärtete Suspension auf einem Substrat. Diese Wellenlängen, die mehrere Datenbytes darstellen, können an jedem Datenspeicherort kombiniert werden und definieren so die nächste Generation für die Archivierung und Massenspeicherung großer Datenmengen.

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Smart Beat

Nate Ruben,
Smart Beat, Smithfield,
UT USA

Es sterben mehr Babys an schlafbedingten Gefahren als an irgendeiner anderen Ursache. Smart Beat ist ein Video-Babyphone mit Atemerkennung, das Eltern warnt, wenn ihr Kind nicht mehr atmet. Es verwendet Computer-Vision-Algorithmen, um zu analysieren, wie Pixel bei jeder Bewegung des Körpers eines Babys ihre Farbe ändern. Es rechnet die Atembewegung hoch und protokolliert jedes Ein- und Ausatmen. Apps für Android und iOS bieten Eltern einen Video-Feed, Zwei-Wege-Audio, ein Diagramm der Atemfrequenz im Zeitverlauf und eine Echtzeit-Wellenform jedes Atemzugs. Bei Atemstillstand ertönt ein Alarm.

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Eye of Horus:Open-Source-Eye-Tracking-System

Jorge Mata Arribas, Luis Martín, Esther Borao, Fergus Reig und Borja Latorre,
Die IFs, Makeroni Labs,
Saragossa, Spanien

Eye of Horus ist eine Open-Source-Plattform zur Steuerung jedes Geräts durch einfaches Anschauen. Das Gerät könnte körperbehinderten Menschen helfen, die nicht mit Geräten interagieren können. Bei diesem System handelt es sich um ein tragbares Accessoire, das Menschen bei der Interaktion mit Computern, elektronischen Geräten und Alltagsgegenständen unterstützt. Es kombiniert Eye-Tracking mit einer Frontkamera, um zu wissen, wohin Sie schauen. Die Zielgeräte werden mithilfe von Leuchtfeuern identifiziert und mit drahtlosen Protokollen gesteuert.

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iAED Lebensrettendes Telefon

Samantha Horseman, Curtis Gonter, Chris Adusei-Poku, Hawra Al Dawood und Maryam Al Ghareeb,
efactory IT-Zukunftszentrum,
Dhahran, Saudi-Arabien

Heutzutage können automatisierte externe Defibrillatoren (AED) verwendet werden, um Opfern eines plötzlichen Herzstillstands einen Schock zu verabreichen und so den normalen Herzrhythmus wiederherzustellen. AEDs sind jedoch immer noch nicht angeschlossene stationäre Geräte. Das iAED-Design basiert auf dem IoT und verbindet mobile Geräte, Cloud-Netzwerke, Crowdsourcing und Nanotechnologie, um als AED-Gerät zu funktionieren. Es integriert 3D-Druck und einen DC-Booster-Schaltkreis über eine Sensor-/Chipkonstruktion in ein Telefongehäuse und macht ein Mobiltelefon zu einem aufgeladenen und einsatzbereiten Gerät mit 360 Joule, die zur Reaktivierung eines Herzschlags erforderlich sind.

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Sehen Sie sich den Rest der diesjährigen Gewinner an:

• Gewinner des Hauptpreises
• GEWINNER DER MEDIZINISCHEN KATEGORIE
• GEWINNER DER KATEGORIE FERTIGUNG/ROBOTIK/AUTOMATION
• GEWINNER DER KATEGORIE LUFT- UND RAUMFAHRT &VERTEIDIGUNG
• Gewinner in der Kategorie „Automobil/Transport“
• GEWINNER IN DER KATEGORIE „VERBRAUCHERPRODUKTE“
• Gewinner in der Kategorie „Nachhaltige Technologien“