2019 크리에이트 더 퓨처 어워드 수상: 배터리 결함 조기 감지를 위한 혁신적 센서

배터리 결함 조기 감지를 위한 단순하고 비용 효율적인 센서

스티브 리서, 짐 손더스, 알렉스 모로, 케빈 스파, 크리스타 스미스, 러스 키텔, 벤 아이젠만, 플로라 리 배틀
콜럼버스, OH, 미국

배터리가 치명적으로 고장 나면 과열, 파열, 폭발할 수 있습니다. 취약한 리튬 이온 배터리는 전자담배, 휴대폰, 전기차, 비행기 등 소비자 제품 곳곳에 있습니다. 배터리 사용이 광범위해지고 고장 위험이 커지면서 배터리 안전은 점점 더 큰 우려가 되고 있습니다. 현재는 배터리 셀 전체의 전압을 확인하는 방식으로 검사하지만, 이 방법은 잠재적 결함을 너무 늦게 발견할 때만 감지합니다.

덴드라이트 성장이 치명적 배터리 고장의 주요 원인

치명적 배터리 고장의 주요 원인은 덴드라이트 성장입니다. 덴드라이트는 전극에서 자라는 작은 금속 돌기입니다. 표준 배터리에는 전극 사이에 분리막이 있지만, 덴드라이트가 충분히 커지면 분리막을 뚫고 전극 사이 간격을 연결해 단락을 일으킵니다.

배틀의 혁신적 센서: 충전 및 사용 중 덴드라이트 형성 초기 감지

배틀의 단순하고 비용 효율적인 센서는 충전 중과 사용 중에 배터리 결함의 시작을 조기에 감지하며, 배터리 성능에 부정적 영향을 주지 않습니다. 이 기술은 배터리 분리막을 활용해 덴드라이트 형성 시작을 가시적으로 감지합니다. 센서는 분리막 한쪽에 빛을 비추고 다른 쪽에서 나오는 빛의 투과를 모니터링합니다. 덴드라이트가 없으면 빛 경로가 차단되지 않아 '정상' 빛 패턴을 보입니다. 덴드라이트가 자라면 빛의 일부를 차단해 정상 빛 투과 패턴을 변화시킵니다. 이 변화된 빛 패턴이 덴드라이트 존재를 나타냅니다.

작동 중인 배터리에서 국소적 덴드라이트 최초 감지 기술

배틀의 발명은 작동 중인 배터리에서 덴드라이트를 국소적으로 감지하는 최초 기술입니다. 감지되지 않는 결함 위험을 줄여 배터리를 더 높고 오래 충전할 수 있게 합니다. 이 센서는 전체 시스템의 다른 안전 요소 필요성도 줄여 총 시스템 비용을 낮춥니다. 이러한 이점은 배터리 비용의 10% 미만으로 구현 가능합니다.

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명예상 수상작들

한 번 쓰기, 영원히 읽기 아카이브 데이터 저장

에릭 로젠탈, 리처드 솔로몬, 조나단 스미스, 클라크 존슨, 브라이언 솔로몬
크리에이티브 테크놀로지 LLC, 호케신, DE, 미국

이 광학 데이터 저장 매체는 적대적인 우주 환경에 견디도록 설계되었으며 현재 NASA에 의해 국제우주정거장에서 테스트 중입니다. 이 매체는 안정된 경화 현탁액 위의 기판에 임베디드된 개별 파장의 빛인 금속 은할라이드 '정재파' 형태로 데이터를 저장합니다. 이 파장들은 각 데이터 위치에서 결합될 수 있으며, 여러 데이터 바이트를 나타내 차세대 아카이브 및 대규모 빅데이터 저장을 정의합니다.

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스마트 비트(Smart Beat)

네이트 루벤, 스마트 비트, 스미스필드, UT, 미국

영아 사망 원인 1위는 수면 관련 위험입니다. 스마트 비트는 호흡 감지 기능이 있는 비디오 베이비 모니터로, 영아 호흡이 멈추면 부모에게 알립니다. 컴퓨터 비전 알고리즘을 사용해 아기 몸이 움직일 때마다 픽셀 색상 변화를 분석합니다. 호흡 움직임을 외삽해 모든 들숨과 날숨을 기록합니다. 안드로이드와 iOS 앱으로 비디오 피드, 양방향 오디오, 시간별 호흡률 차트, 각 호흡의 실시간 파형을 제공합니다. 호흡이 멈추면 경보가 울립니다.

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호루스의 눈: 오픈소스 눈 추적 시스템

호르헤 마타 아리바스, 루이스 마르틴, 에스테르 보라오, 퍼거스 레이그, 보르하 라토레
더 IFs, 메이커로니 랩스, 사라고사, 스페인

호루스의 눈은 그저 쳐다보는 것만으로 어떤 기기든 제어할 수 있는 오픈소스 플랫폼입니다. 이 장치는 기기와 상호작용할 수 없는 신체 장애인을 도울 수 있습니다. 이 시스템은 웨어러블 액세서리로 컴퓨터, 전자 기기, 일상 물건과 상호작용을 돕습니다. 눈 추적과 전면 카메라를 결합해 어디를 보는지 파악합니다. 대상 기기는 라이트 비컨으로 식별되고 무선 프로토콜로 제어됩니다.

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iAED 생명을 구하는 전화기

사만다 호스만, 커티스 곤터, 크리스 아두세이-포쿠, 하우라 알 다우드, 마리암 알 가립
이팩토리 IT 퓨처 센터, 다란, 사우디아라비아

오늘날 자동 제세동기(AED)는 돌연 심장 정지 피해자에게 충격을 줘 정상 심장 리듬을 회복시키는 데 사용되지만, AED는 여전히 비연결 고정 장치입니다. iAED 설계는 IoT를 기반으로 모바일 기기, 클라우드 네트워킹, 크라우드소싱, 나노기술을 연결해 AED 장치로 기능합니다. 3D 프린팅과 센서/칩 구성을 통한 DC 부스터 회로를 전화 케이스에 통합해, 심장 박동 재활성화에 필요한 360줄을 충전해 즉시 배치 가능한 장치로 만듭니다.

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