在日本新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）的項目中，Integral Geometry Science公司與神戶大學成功開發出了全球首個對蓄電池即時進行非破壞性圖像診斷的系統，通過解析蓄電池内部的電流和洩漏到蓄電池外部的磁場相關的逆問題來測量磁場的間距分佈情況，由此對電流密度的分佈情況進行圖像診斷。
圖1：蓄電池内部的電流密度分佈情況的圖像診斷
利用該系統，即使在合格的蓄電池產品中也能檢測出電流密度的不均勻分布。今後，隨著電動汽車的普及，預計蓄電池的產量將增加，在這種情況下，如果能在蓄電池的製造過程中對產品全數進行檢查，就可以大幅提高蓄電池的安全性。
Integral Geometry Science計劃兩年内開始銷售能對製造過程中的所有產品進行檢查的生產線檢查系統。
作為合格產品銷售的蓄電池也曾發生過起火事故等故障，如何查明故障原因及採取防止對策成為一大難題。發生起火事故等的原因之一被認為是供貨時蓄電池内部的電流密度在空間上分佈不均勻，這種情況隨著蓄電池的充放電逐漸變得嚴重，最終導致短路並起火。因此，需要開發一種能對供貨前的蓄電池的電流密度分佈情況進行非破壞性的精密測量的技術。
此次開發的技術通過測量電流流過時周圍產生的磁場的間距分佈情況，來測量蓄電池内部的電流密度分佈。此前雖然能利用數學工具根據電流密度的分佈情況推導出磁場的間距分佈情況（正問題），但要想根據磁場的間距分佈推導出電流密度的分佈（逆問題）則非常困難，因此之前一直沒有實現。
此次的研究是全球首次解開了這個逆問題。具體來說，正極與負極之間的距離與電池的電極尺寸相比可以認為是無限小，因此可以認為蓄電池內流動的三維電流被封閉在薄的平行平板之間，將其導入蓄電池的靜磁場基礎方程式中進行解析，便可解開這個逆問題。
圖2：診斷蓄電池電流密度分佈情況的圖像診斷系統FOCUS
另外，研究小組還開發了通過二維排列磁量信號轉換器來即時測量磁場間距分佈的裝置，以及根據測量的磁場進行逆問題解析，從而非破壞性地使電流密度分佈情況即時成像的系統。
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文：JST客觀日本編輯部
