Gewinner des Create the Future Award 2019: Innovativer Sensor für frühe Batteriefehlererkennung

Einfacher, kosteneffektiver Sensor für frühe Erkennung von Batteriefehlern

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

Problem: Katastrophale Batterieausfälle

Wenn Batterien katastrophal versagen, können sie überhitzen, platzen oder explodieren. Anfällige Lithium-Ionen-Batterien sind allgegenwärtig – in E-Zigaretten, Handys, E-Autos, Flugzeugen. Die weite Verbreitung und das Ausfallrisiko machen Batteriesicherheit zu einem wachsenden Anliegen. Aktuelle Prüfungen messen nur die Spannung der gesamten Zelle – was Fehler erst erkennt, wenn es zu spät ist.

Ursache: Dendritenwachstum

Eine Hauptursache ist das Wachstum von Dendriten – kleinen Metallauswüchsen an einer Elektrode. In Standardbatterien trennt ein Separator die Elektroden, doch wenn Dendriten groß genug werden, durchstoßen sie den Separator, überbrücken den Abstand und verursachen einen Kurzschluss.

Lösung: Optische Dendritendetektion

Battelles Sensor erkennt den Beginn von Batteriefehlern früh – während Laden und Betrieb – ohne die Batterieleistung zu beeinträchtigen. Die Technologie nutzt den Batterieseparator, um Dendritenbildung sichtbar zu machen: Licht wird in eine Seite des Separators geleitet und die Transmission auf der anderen Seite überwacht. Ohne Dendriten wird das Licht nicht blockiert („normales“ Lichtmuster). Wachsen Dendriten, blockieren sie Teile des Lichts und verändern das Transmissionsmuster – was ihre Anwesenheit anzeigt.

Vorteile

Erste lokale Detektion von Dendriten in einer betriebenen Batterie. Reduziert das Risiko unerkannter Fehler, ermöglicht höheres und längeres Laden. Verringert den Bedarf an anderen Sicherheitskomponenten, senkt Systemkosten. Integrierbar für unter 10 % der Batteriekosten.

Ehrenvolle Erwähnungen

Write Once, Read Forever – Archivdatenspeicher

Eric Rosenthal, Richard Solomon, Jonathan Smith, Clark Johnson, Brian Solomon – Creative Technology LLC, Hockessin, DE, USA

Optisches Datenspeichermedium, resistent gegen feindliche Weltraumumgebung, derzeit von NASA auf ISS getestet. Speichert Daten als metallische Silberhalogenid-„Stehwellen“ einzelner Lichtwellenlängen in stabiler, gehärteter Suspension auf Substrat. Mehrere Datenbytes pro Wellenlänge kombinierbar – nächste Generation für Archiv- und Big-Data-Speicher.

Smart Beat

Nate Ruben – Smart Beat, Smithfield, UT, USA

Videobabymonitor mit Atemerkennung, der Alarm schlägt, wenn das Baby aufhört zu atmen. Nutzt Computer-Vision-Algorithmen zur Analyse von Pixel-Farbänderungen bei Körperbewegungen. Extrapoliert Atembewegung, loggt jeden Ein- und Ausatmer. Apps für Android/iOS mit Video-Feed, Zwei-Wege-Audio, Atemfrequenz-Chart und Echtzeit-Wellenform.

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

Jorge Mata Arribas, Luis Martín, Esther Borao, Fergus Reig, Borja Latorre – The IFs, Makeroni Labs, Zaragoza, Spanien

Open-Source-Plattform zur Steuerung beliebiger Geräte durch Blickrichtung. Hilft körperlich behinderten Menschen bei Interaktion mit Computern, Elektronik, Alltagsgegenständen. Kombiniert Eye-Tracking mit Frontkamera zur Blickrichtungsbestimmung. Zielgeräte werden via Lichtbaken identifiziert und drahtlos gesteuert.

iAED Life-Saving Phone

Samantha Horseman, Curtis Gonter, Chris Adusei-Poku, Hawra Al Dawood, Maryam Al Ghareeb – efactory IT Future Center, Dhahran, Saudi-Arabien

Heutige AEDs (automatisierte externe Defibrillatoren) sind stationäre, unverbundene Geräte. iAED-Design basiert auf IoT: Verknüpft Mobilgeräte, Cloud-Networking, Crowdsourcing, Nanotechnologie zu einem AED. Integriert 3D-Druck und DC-Booster-Schaltung via Sensor/Chip in Handyhülle – macht Handy zu geladenem, einsatzbereitem Gerät mit 360 Joule für Herzreanimation.

Weitere Gewinner dieses Jahres: Grand Prize, Medical, Manufacturing/Robotics/Automation, Aerospace & Defense, Automotive/Transportation, Consumer Products, Sustainable Technologies.