具有无线动态原位监测的储能装置的制作方法

1.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。


背景技术：

2.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。
3.因此，需要用于监测储能装置的结构健康度的方法和设备。


技术实现要素：

4.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。
5.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。
6.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。
7.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
8.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。
9.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。
10.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。
11.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。
12.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。
13.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。
14.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。
15.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。
16.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。
17.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
18.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。发明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。
19.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。
20.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。
21.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。
22.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。当待监测电极受到损坏时，纳米管网络产生应力、弯曲、应变或以其他方式变形。纳米管网络的这种变化使得纳米管网络通过改变其对准和接触点来重排，从而使得电极的电阻变化。电阻的变化可以被检测为例如电气特性的变化(例如，电流、电流变化、电势、电势变化等)，并且可以指示电极的健康度(例如，健康度损耗或损坏)的变化。
23.例如，如果将刺激或力施加到电极，并且该电极因此经受损坏，则纳米管网络的电阻，以及因此电极的电阻将根据对该损坏率或发生率的应变系数而变化。此类信息可以是用于理解电极经受的常规应力的基线的一部分。如果电极经历永久性损坏，则电阻的变化也可能永久性地改变并且指示电极的健康度。损坏是指对电极材料和/或部件(例如，电极)的几何特性的任何改变，包括变形、降解、缺损、断裂、瑕疵、破裂、脱离、分层、腐蚀损坏、弱化和/或电极状况的任何其他变化。此类损坏可以由刺激或力引起。刺激或力的非限制性示例可以包括电、温度、压力、应变、应力、所施加的力、重力、法向力、摩擦力、空气阻力、张力或弹簧力。
24.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100的图示。可以沿着一个或多个电极(阳极和阴极)执行对电流、电势或其他电气特性的监测，例如动态原位监测和/或原位监测，并且电流、电势或其他电气特性的任何变化或偏差可以指示电极的结构变化。
25.这些方面使得能够监测储能装置的电极的结构健康度(例如，损坏)。电极可以是任何合适的储能装置的一部分，诸如电池(例如，锂离子电池、钠硫电池、氧化还原液流电池、燃料电池)、电容器或超级电容器(例如，电化学双层电容器或赝电容器)。在该示例中，待监测电极是电池150的一部分。电池150包括阴极101、阳极105、定位在阴极101与阳极105之间的隔板109、以及电解质107。在至少一个方面，电池150是不含集电器、粘结剂和/或添加剂的电极或者包括该电极，如美国专利10,658,651中所公开的，该专利据此全文以引用方式并入。此类电极是例如能够弯曲的、能够拉伸的和/或能够扭曲的。该电极可以是用于例如锂离子电池的自立式电极。本文所述的实施方案适用于无箔电极，其中碳纳米管取代例如电极的cu和/或al箔。
26.在图1的例示性但非限制性实施方案中，阴极101和阳极105是待监测损坏的部件。
然而，可以设想，仅阴极101或仅阳极105可以是待监测部件。阴极101包括纳米管网络103a。该纳米管网络由例如多个纳米管制成。纳米管网络103a可以是复合材料的一部分或以其他方式嵌入在该复合材料内，该复合材料形成阴极101的至少一部分。阳极105包括纳米管网络103b。纳米管网络103b可以是复合材料的一部分或以其他方式嵌入在该复合材料内，该复合材料形成阳极105的至少一部分。在该示例中，尽管阴极101和阳极105均包括纳米管网络，但可以设想，阴极101是包括纳米管网络的唯一电极，或者阳极105是包括纳米管网络的唯一电极。也就是说，电极中的一者或两者可以是待监测部件。如下文所讨论的，形成阴极和/或阳极的至少一部分的复合材料包括纳米管网络。在一些方面，复合材料中的纳米管浓度为约0.5wt％或更高和/或约10wt％或更低。可以设想更高或更低的浓度。在至少一个实施方案中，电极中的一者或两者(阴极和/或阳极)包含储锂活性材料。
27.图2a至图2c示出了根据本公开的至少一个方面的具有处于两种应力状态的三维纳米管网络的电极。电极包括纳米管网络203和活性电池材料205。图2a示出了在无应力下的电极的三维视图。图2b是图2a的电极的切片或二维视图，其也示出了在无应力下的电极。图2c示出了在应力下的电极的切片或二维视图。在图2a至图2c中，待监测电极的损坏使纳米管网络203产生应力、弯曲、应变或以其他方式变形。因此，电极的电阻发生变化，并且此类电阻可以通过例如监测电流的变化来监测或检测。
28.观察到的压阻效应是例如纳米管网络在机械冲击(应变)下重排的结果。如果在电池寿命期间电极中形成任何损坏，该电极(例如，自立式片材)将改变其电阻。对这种网络电阻变化的了解是纳米管网络的三维微结构的重排，其导致纳米管相对于彼此滑动，并且从而改变它们之间的触点的数量。由于总体片材电阻由纳米管/纳米管接触电阻限定，因此网络中纳米管/纳米管触点的变化导致片材电阻变化。损坏是可能导致重排并且从而导致电阻变化的原因之一。
29.重新参考图1，阳极触点111定位在阳极105上，并且阴极触点117定位在阴极101上。阳极触点111和阴极触点117可以由任何合适的材料制成，诸如al、cu、ni、它们的合金或它们的组合。在操作中，并且作为一个示例，阳极触点111和阴极触点117可用于为物品151(诸如耗能装置，诸如汽车、电机、消费电子产品、led、它们的部件等)供电的测量。
30.rfid系统包括rfid标签和rfid读取器，该rfid系统耦合到储能装置。例如，第一rfid标签110附接到阴极101或嵌入该阴极中。第二rfid标签120附接到阳极105或嵌入该阳极中。图1中所示的设备还包括第一rfid读取器144和第二rfid读取器146。第一rfid读取器144和第二rfid读取器146在电极外部。rfid读取器144、146是射频发射器和接收器，其可以分别读取信息以及将信息写入到rfid标签110和120。例如，在对阴极101的健康度进行无线监测期间，第一rfid读取器144可以向阴极101的第一rfid标签110发送询问信号，并且第一rfid读取器144可以从第一rfid标签110接收作为例如反向散射信号的信息。所发送和接收的信息对应于例如阴极101的电气特性(例如，电流、电压、它们的变化、它们的组合等)。例如，流经阴极101的电流在第一rfid标签110的一部分中感生出磁场，该磁场可以由第一rfid读取器144读取或发送到该第一rfid读取器。由于在第一rfid标签110的一部分中感生出的磁场对应于流经阴极101的电流，因此可以通过监测该电流(或其他电气特性)来监测电池的健康度。
31.类似地，在对阳极105的健康度进行无线监测期间，第二rfid读取器146可以向阳
极105的第二rfid标签120发送询问信号，并且第二rfid读取器146可以从第二rfid标签120接收作为例如反向散射信号的信息。所发送和接收的信息对应于例如阳极105的电气特性(例如，电流、电压、它们的变化、它们的组合等)。例如，流经阳极105的电流在第二rfid标签120的一部分中感生出磁场，该磁场可以由第二rfid读取器146读取或发送到该第二rfid读取器。由于在第二rfid标签120的一部分中感生出的磁场对应于流经阳极105的电流，因此可以通过监测该电流(或其他电气特性)来监测电池的健康度。
32.在图1中，a表示电流表。控制器130可以通过导线138电耦合到物品151。控制器130也可以通过导线(未示出)电耦合到电流表a。在一些方面，电流表a是控制器130的一部分，而不是独立元件。控制器130可以被配置为控制用于监测电池150的结构健康度的一个或多个操作。控制器130还可以被配置为经由例如与rfid读取器144、146和/或控制器130定位在一起的一个或多个发射器和/或天线从第一rfid读取器144和/或第二rfid读取器146发送和接收信号。用于第一rfid读取器144、第二rfid读取器146和控制器130的天线或发射器在图1中分别示出为天线147、148和149。在一些方面，天线147、148和149可以分别包括在第一rfid读取器144、第二rfid读取器146和控制器130中的一者或多者内。在一些方面，天线位于rfid标签110、120之上或之中，以从rfid读取器144、146的天线147/148发送和接收信号。
33.选择要监测的电极(例如，阴极101、阳极105或两者)确定了是利用第一rfid标签110、第二rfid标签120还是两者，以及是利用第一rfid读取器144、第二rfid读取器146还是两者。例如，如果阴极101是待监测部件，则设备100可以不含第二rfid标签120和第二rfid读取器146。又如，如果阳极105是待监测部件，则设备100可以不含第一rfid标签110和第一rfid读取器144。然而，rfid标签110、120和rfid读取器144、146可以是设备100的一部分，无论与之一起使用的单独电极是否正被监测。
34.在操作中，并且如下文进一步讨论的，控制器130可以被配置为监测、测量和/或检测储能装置的特性，诸如电势、电势变化、电流、电流变化、电阻和/或电阻变化。例如，控制器130可以被配置为监测沿着阳极和/或阴极的电流或电流的变化。特定电流或电流的变化可以指示电池150健康度的变化。当电池150电连接到物品151或未电连接到物品151时，可以执行测量。尽管在设备100中未示出，用于噪声过滤、信号放大、脉冲发送的装备和/或其他装备可以与设备100一起使用以提供例如用于测量和计算的准确度和灵敏度。
35.此外，可以通过rfid标签110、120和/或rfid读取器144、146的特性来增加装置的灵敏度。如下所述，rfid标签110、120可以由金属、金属合金、碳纳米管、石墨烯或它们的组合制成或者包含这些项。金属、金属合金、碳纳米管、石墨烯或它们的组合可以呈被配置作为线圈的纱线或细线的形式。纱线或细线的线圈数可以影响灵敏度，使得线圈数越多，灵敏度越高。还如下所述，rfid读取器144、146可以由导电材料制成或包含该导电材料，诸如金属和/或金属合金。rfid读取器的金属和/或金属合金可以呈被配置作为线圈的纱线或细线的形式，例如导电纱线或细线。导电纱线或细线的线圈数可以影响灵敏度，使得线圈数越多，灵敏度越高。
36.控制器130包括至少一个处理器132、存储器134和支撑电路136。该至少一个处理器132可以是任何形式的通用微处理器或通用中央处理单元(cpu)中的一种，其中每一者可在工业背景中使用，诸如可编程逻辑控制器(plc)、监督控制与数据采集(scada)系统或其他合适的工业控制器。控制器130可以被配置为例如检测或感测电极(例如，阴极101、阳极
105或两者)中的一个或多个电极的电流的变化。简而言之，这可以通过例如rfid读取器144、146向对应电极的对应rfid标签110、120发送询问信号并且从rfid标签110、120接收关于流经阴极的电流的任何变化的信息来实现。然后，rfid读取器144、146可以将关于电流变化的信息传输到控制器130。如下所述，控制器130可以基于例如电流的变化量来做出决策。
37.存储器134是非暂态的，并且可以是诸如随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)或任何其他形式的数字存储装置(本地或远程)中的一者或多者。存储器134包含指令，该指令在由至少一个处理器132执行时促进本文所述的方法的一个或多个操作(例如，方法350的操作)。存储器134中的指令呈程序产品的形式，诸如实现本公开的方法的程序。程序产品的程序代码可符合许多不同编程语言中的任何一种。
38.说明性计算机可读存储介质包括但不限于：(i)永久存储信息的不可写入存储介质(例如，计算机内的只读存储器装置，诸如cd-rom驱动器、快闪存储器、rom芯片或任何类型的固态非易失性半导体存储器可读的cd-rom磁盘)；和(ii)可写入存储介质(例如，磁盘驱动器或硬盘驱动器或任何类型的固态随机存取半导体存储器内的软盘)，可更改信息存储于该可写入存储介质上。当携带引导本文所述方法的功能的计算机可读指令时，此类计算机可读存储介质是本公开的示例。在一个示例中，本公开可作为存储于计算机可读存储介质(例如，存储器134)上的程序产品实现以便与计算机系统(未示出)一起使用。本文所述，程序产品的程序定义了本公开的功能。
39.本文所述的方面可以与利用储能装置(例如，电池)的各种装置一起使用或以其他方式结合到各种装置中，这些装置诸如汽车、其他陆地车辆(卡车)、火车、飞机、船舶、卫星系统。在至少一个方面，电池150可以电耦合到任何合适的物品151，或该物品的由储能装置操作或能够由储能装置操作的一个或多个部件。此类物品的例示性但非限制性的示例可以是陆地车辆、飞机、船舶、航天器、卫星、发光二极管、消费电子产品(诸如天线、车载无线电、移动电话、手表和电信基站)、电机、风力涡轮机、桥、建筑物、管道或它们的部件。
40.在一些方面，连续利用耦合到控制器130的rfid标签和rfid读取器实现了在操作期间实时和/或连续的无线监测，例如无线动态原位监测。这里，例如，rfid读取器连续地向rfid标签发送信号并从该rfid标签接收信号，以及向控制器130发送信号并从该控制器接收信号，从而实现了在操作期间的连续监测。附加地或另选地，并且在至少一个方面，rfid读取器周期性地向rfid标签发送信号并从该rfid标签接收信号，以及周期性地向控制器130发送信号并从该控制器接收信号，使得电极被周期性地监测，例如，无线原位监测，诸如用于定期维护。
41.在至少一个方面，对监测区域上的电极的结构健康度(例如，损坏)进行监测的周期性系统可以包括数据存储装置而不是完整的数据处理系统。数据可以包括有关损坏的信息，并且如果出现不连续性，则电流或电流变化指示部件已发生问题。这里，可以周期性地检索数据并在维护站或设施处进行处理。在至少一个方面，周期性监测系统在电池150的操作(例如，在驾驶期间电池为汽车的部分供电的操作)期间可以不包括数据采集，并且然后电池150可以在维护站或设施处(经由rfid标签/rfid读取器)耦合到控制器130以进行数据采集。此类周期性系统可以实现离线数据采集。
42.阳极105可以包含复合材料，该复合材料包括在例如碳纳米管的三维交联网络中的阳极活性材料(例如，石墨、硅、与给定阴极材料的电势匹配或基本匹配的多孔材料、天然
石墨、人造石墨、活性炭、炭黑、高性能石墨烯粉等，以及它们的组合)颗粒。
43.阴极101可以包含复合材料，该复合材料包括在例如碳纳米管的三维交联网络中的阴极活性材料(例如，锂金属氧化物、锂金属等)颗粒。根据一些方面，碳纳米管的三维交联网络可以具有网床形态、非织造、非规则或非系统形态或它们的组合。
44.根据本公开的锂金属氧化物中的金属可以包括但不限于一种或多种碱金属、碱土金属、过渡金属、铝或后过渡金属、以及它们的水合物。锂金属氧化物的非限制性示例包括ni、mn、co、al、mg、ti、它们的合金或它们的组合的锂化氧化物。在例示性示例中，锂金属氧化物为锂镍锰钴氧化物(lini
x
mnycozo2，x+y+z＝1)、li(ni,mn,co)o2或li—ni—mn—co—o。锂金属氧化物粉末可具有在约1纳米(nm)与约100微米(μm)之间的范围内或介于其间的任何整数或子范围的颗粒尺寸。在非限制性示例中，锂金属氧化物颗粒具有约1μm-约10μm的平均粒径。在一些方面，用于阴极的活性材料可包括lifepo4、licoo2、li-ni-mn-co-o或它们的组合；并且/或者用于阳极的活性材料可包括si、siox/c、石墨或它们的组合。
45.任何合适的材料可用于纳米管网络103a、103b，诸如碳纳米管。碳纳米管可以是掺杂的或非掺杂的。碳纳米管可以是单壁纳米管、少壁纳米管和/或多壁纳米管。在一些方面，碳纳米管是单壁纳米管。单壁碳纳米管可以通过已知方法合成。可以使用已知的任何合适的方法和设备(包括用于单壁纳米管的那些方法和设备)来合成、表征、共沉积和收集少壁纳米管和多壁纳米管。尽管碳纳米管的长度范围可为约50nm至约10cm或更大，但可以设想更长或更短的碳纳米管。在一些方面，复合材料中的纳米管浓度为约0.5wt％或更高和/或约10wt％或更低，诸如约0.75wt％至约8wt％，诸如约1wt％至约5wt％，诸如约2wt％至约4wt％，诸如约2.5wt％至约3.5wt％。可以设想更高或更低的浓度。
46.用于隔板109的合适材料包括本领域普通技术人员已知的用于电池阳极和阴极之间的材料，以在阳极和阴极之间提供屏障(诸如膜屏障或隔板膜)，同时使锂离子从一侧交换到另一侧。可用于隔板109的合适材料包括但不限于聚合物，诸如聚丙烯、聚乙烯及它们的复合材料以及ptfe。隔板膜可渗透锂离子，从而使金属离子在充放电循环期间从阴极侧行进到阳极侧，然后返回。但是隔板膜对阳极和阴极材料是不可渗透的，从而防止它们混合、接触和使电池短接。隔板膜还可以用作电池的金属部件(引线、接片、外壳的金属部件等)的电绝缘体，以防止它们接触和短接。隔板膜还可以防止电解质的流动。
47.在一些方面，隔板109是位于两个相对较厚(约20μm-1000μm)的多孔电极片之间的薄(约15μm-25μm)聚合物膜(三层复合材料：聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯，可商购获得)。薄聚合物膜可以是约15μm-25μm厚，诸如15μm-23μm、15μm-21μm、15μm-20μm、15μm-18μm、15μm-16μm、16μm-25μm、16μm-23μm、16μm-21μm、16μm-20μm、16μm-18μm、18μm-25μm、18μm-23μm、18μm-21μm、18μm-20μm、20μm-25μm、20μm-23μm、20μm-21μm、21μm-25μm、21μm-23μm、23μm-25μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm或25μm厚，或其间的任何整数或子范围。两个相对较厚的多孔电极片可各自独立地为50μm-500μm厚，诸如50μm-450μm、50μm-400μm、50μm-350μm、50μm-300μm、50μm-250μm、50μm-200μm、50μm-150μm、50μm-100μm、50μm-75μm、50μm-60μm、50μm-55μm、55μm-500μm、55μm-450μm、55μm-400μm、55μm-350μm、55μm-300μm、55μm-250μm、55μm-200μm、55μm-150μm、55μm-100μm、55μm-75μm、55μm-60μm、60μm-500μm、60μm-450μm、60μm-400μm、60μm-350μm、60μm-300μm、60μm-250μm、60μm-200μm、60μm-150μm、60μm-100μm、60μm-75μm、75μm-500μm、75μm-450μm、75μm-400μm、75μm-350μm、75μm-300μ
m、75μm-250μm、75μm-200μm、75μm-150μm、75μm-100μm、100μm-500μm、100μm-450μm、100μm-400μm、100μm-350μm、100μm-300μm、100μm-250μm、100μm-200μm、100μm-150μm、150μm-500μm、150μm-450μm、150μm-400μm、150μm-350μm、150μm-300μm、150μm-250μm、150μm-200μm、200μm-500μm、200μm-450μm、200μm-400μm、200μm-350μm、200μm-300μm、200μm-250μm、250μm-500μm、250μm-450μm、250μm-400μm、250μm-350μm、250μm-300μm、300μm-500μm、300μm-450μm、300μm-400μm、300μm-350μm、350μm-500μm、350μm-450μm、350μm-400μm、400μm-500μm、400μm-450μm、450μm-500μm、50μm、55μm、60μm、75μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm或500μm或其间的任何整数或子范围。
48.电解质107可以是液体电解质、凝胶电解质或它们的组合。电解质107可包括一种或多种聚合物和/或锂基材料。电解质和电解质组分的例示性但非限制性示例包括聚(环氧乙烷)(peo)、聚(环氧丙烷)(ppo)、聚(乙烯醇)(pva)、聚(偏二氟乙烯)(pvdf)、聚(丙烯腈)(pan)、聚(氯乙烯)(pvc)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(pmma)、六氟丙烯(hfp)和聚(α-氰基丙烯酸乙酯)(peca)；碳酸亚乙酯(ec)、碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、二甲基甲酰胺(dmf)、二甲基亚砜(dmso)、丁内酯(bl)、γ-丁内酯(γ-bl)和2-甲基-2-噁唑啉的单体或聚合物；和锂基材料，诸如liclo4、licf3so3、libf4和lin(cf3so2)2。可以使用前述材料的组合，以及前述材料的共聚物。可以使用的聚合物凝胶电解质的示例包括pan
–
ec/pc/dmf
–
liclo4、pmma
–
ec/pc
–
liclo4、pan
–
ec/pc
–
liclo4、pvc
–
ec/pc
–
liclo4、pan
–
ec/pc
–
licf3so3、pan
–
ec/dec
–
liclo4、pvdf
–
ec/pc
–
libf4、pvdf
–
hfp
–
ec/dec
–
lin(cf3so2)2、pmma
–
ec/pc/γ-bl
–
licf3so3和pmma
–
ec/dmc
–
lin(cf3so2)2。
49.本文使用的rfid系统包括附接或嵌入在待识别的电极内的rfid标签，也称为rfid标记。双向无线电发射器接收器(也称为rfid读取器或rfid询问器)向rfid标签发送信号并读取它们的响应。
50.rfid标签110、120物理地和/或感应地耦合到对应电极(例如，阴极101和/或阳极105)的至少一部分。流经电极的电流在rfid标签110、120中感生出磁场。rfid标签110、120可以是由来自询问无线电波的对应rfid读取器144、146的能量供电的无源标签，但可以设想有源标签或电池辅助无源标签。rfid标签110、120可以由三个元件制成，即衬底、微芯片和天线。微芯片可以是存储和处理信息并且调制和解调射频的集成电路。天线用于例如接收和传输信号。rfid标签110、120可以包含金属或金属的组合。金属可以是油墨的形式。金属的非限制性示例包括cu、al、导电油墨等。rfid标签110、120可以任选地包括纳米管网络，诸如上文所述的那些纳米管网络。金属、金属合金或它们的组合(以及任选地纳米管网络)可以呈被配置作为线圈的纱线或细线的形式。更多数量的线圈可以增加rfid标签110、120的灵敏度。
51.rfid标签信息可以存储在非易失性存储器中。rfid标签110、120能够操作为或被配置为从rfid读取器144、146接收消息，并且然后利用信号(诸如其识别和其他信息)进行响应。由于rfid标签110、120可以具有独特的序列号，因此rfid读取器144、146可以区分可在rfid读取器144、146的范围内的若干标签，并且同时读取它们。
52.rfid读取器144、146(也称为rfid询问器)可以由三个元件制成，即衬底、微芯片和天线。在一些方面，rfid读取器144、146可以包含导电材料，诸如金属或金属的组合。金属可以是油墨的形式。金属的非限制性示例包括cu、al、导电油墨等。金属可以呈被配置作为线
圈的导电纱线或导电细线的形式。更多数量的线圈可以增加rfid读取器144、146的灵敏度。在一些非限制性示例中，导电材料可以是cu、al以及它们的组合。例如，用于询问阳极的rfid标签的rfid读取器可以包含al，并且/或者用于询问阴极的rfid标签的rfid读取器可以包含cu。
53.rfid读取器144、146可以是无源的或有源的。rfid读取器144、146可以固定在每个读取器被单独设置以创建特定询问区域的位置。rfid读取器144、146可以是移动读取器，其可以手持或安装在可移动元件(诸如车辆或手推车)上。rfid标签110、120与对应的rfid读取器144、146之间的信令可以根据已知方法来执行。
54.在一些示例中，rfid读取器144、146的导电纱线/细线是如美国专利申请16/446,389中公开的导电纱线/细线，该申请据此以引用方式全文并入本文。在一些方面，rfid读取器144、146的导电纱线或细线包括非导电或低导电衬底，其被涂覆、嵌入和/或浸渍有导电元件，诸如碳、镍、铜、金、银、钛或导电聚合物(例如，聚噻吩，诸如聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)(pedot)；聚苯胺；聚吡咯；聚乙炔；聚苯乙烯磺酸；或它们的组合)。导电聚合物可以掺杂有例如二壬基萘磺酸(dnnsa)、十二烷基苯磺酸、樟脑磺酸、二丁基萘磺酸、聚苯乙烯磺酸或它们的组合。
55.金属和/或碳可以通过任何合适的技术诸如化学沉积、物理气相沉积和/或用导电纳米颗粒墨打印来施加到非导电或低导电衬底上。非导电或低导电衬底的例示性但非限制性示例包括棉、尼龙、聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚亚苯基苯并异噁唑(pbo)及它们的组合。
56.用于rfid读取器144、146的示例性导电纱线/细线包括但不限于铜涂层聚乙烯、铝涂层聚乙烯、银涂层聚乙烯、金涂层聚乙烯、铜涂层聚酰胺、铝涂层聚酰胺、银涂层聚酰胺、金涂层聚酰胺、导电碳纤维、导电不锈钢纤维。
57.本公开整体还涉及用于监测储能装置和/或其部件(例如，电极)的结构健康度(例如，损坏)的方法。如上所述，该装置包括计算系统或控制器(例如，控制器130)。该计算系统或控制器包括处理器和包括计算机可读指令的存储器。该计算系统或控制器与rfid读取器和rfid标签一起使用，以无线地监测由于例如纳米管网络损坏而导致的储能装置及其电极的健康状况。简言之，该计算系统或控制器的处理器被配置为基于计算机可读指令的执行，从rfid读取器接收应用程序已启动的指示并且从rfid读取器接收数据。例如，rfid读取器提供关于电极在使用期间的健康度的信息。处理器被进一步配置为分析来自rfid读取器144/146的数据，并且基于例如该数据做出决策。处理器可以被进一步配置为传输该数据。因此，并且在某些方面，发射器和/或天线可以是控制器的一部分，以将信号传输到另一处理器。本文所述的实施方案实现了以无线方式对储能装置的健康度进行实时和/或动态原位监测。
58.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方法300的一般示意图。rfid标签110、120检测例如流经电池150的电极的电流。该电流在rfid标签110、120中感生出磁场，并且rfid读取器144、146可经由天线147、148来读取该磁场。rfid读取器144、146与控制器130(或计算系统)传送信息。然后，控制器130基于该信息做出决策。
59.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和/或其电极的结构健康度(例如，损坏)进行无线监测的方法350的选定操作的流程图。在一些示例中，可以通过
rfid标签中的感生磁场测量、监测、确定或以其他方式检测电极和/或储能装置的特性，诸如电流、电流变化、电势、电势变化、电压、电压变化、电阻和/或电阻变化。方法350的操作实现了例如动态原位监测。
60.对于其中例如图3b所示的特性为电流的测量，可以测量、监测、确定或以其他方式检测电流或电流变化。首先，在作为电池的阳极105和阴极101之间形成电流，并且该电流在定位于对应电极上或嵌入该对应电极内的rfid标签110、120中感生出磁场。在操作360处，通过rfid标签110、120的感生磁场或感生磁场的变化间接测量电流或电流变化。
61.操作360包括各种动作，包括在rfid标签110、120与对应的rfid读取器144/146之间传输信号或其他信息，以及/或者在rfid读取器144/146与控制器130之间传输信号或其他信息。在操作360之前的动作可以包括控制器(或其处理器)从rfid读取器144/146接收用于无线或远程监测储能装置的健康度的应用程序已启动的指示。
62.在操作370处，电流或电流变化i与特性的阈值(例如，i
th
)进行比较。阈值i
th
可以是基于电池的正常操作数据而确定的特定值或值的范围。正常操作数据可以是针对正常的(或正确的)电池操作而采集的参考数据。在一些方面，并且当使用柔性电极时，正常操作数据可以包括正常弯曲、拉伸和/或扭曲。阈值i
th
可以是存储在存储器设备(诸如存储器134)上的数据集。阈值i
th
可对应于电池150的结构健康状态。
63.为了确定所测量的电流或电流变化是否指示电池150的电极的损坏，可以将所测量的电流或电流变化分别与阈值电流值或范围或者阈值电流变化值或范围进行比较。当检测到的电流(或电流变化)超过、超出、低于阈值电流(或电流变化)值或阈值电流(或电流变化)范围或者落在阈值电流(或电流变化)值或阈值电流(或电流变化)范围之外时，可以指示电极的损坏。
64.作为非限制性示例，如果所测量的电流或电流变化(im)被确定为小于阈值i
th
(指示电池正在正常工作)，则电池150的工作可以继续。这里，控制器130可以向输入/输出装置(诸如指示可以利用电池150的显示单元或音频装置)发送信号。如果电池150的所测量的电流或电流变化im被确定为大于或等于阈值(im≥i
th
)，则控制器130向输入/输出装置(诸如显示单元或音频装置)发送警告。警告指示要对电池执行动作。操作360和370可以在预定时间段内或在预定数量的确定周期内重复进行，例如第二次、第三次或第n次迭代。
65.操作370执行的动作的示例可以包括关闭使用电池150的物品151。例如，可以使物品151停止从电池150接收电力。操作370执行的动作的另一示例可以包括停止使用电池150。这里，该动作还可包括用不同的电池替换电池150，使得新电池的im变得小于阈值i
th
。新电池的电流或电流变化可以在新的时间迭代中确定。方法350可以在预定时间段内或在预定数量的确定周期内重复进行。
66.作为在操作370处执行的动作的另一示例，并且在已使物品151停止从电池150接收电力之后，可以使物品151从电池接收电力以便重新检查(或验证)测量结果。操作370执行的动作的其他例示性但非限制性的示例可以包括对储能装置(例如，电池150)和/或电极执行维护，检查储能装置和/或电极，订购储能装置、电极和/或其部件，替换储能装置、电极和/或其部分。附加地或另选地，示例性方法350可以包括一种系统，该系统结合有接触式系统以便例如联系告知用户、驾驶员、维护办公室等需要对储能装置和/或电极进行检查。这些例示性动作和其他动作中的一者或多者可以在操作370处执行。
67.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400的选定操作的流程图。具体地，方法400包括经由rfid系统(例如，rfid标签和rfid读取器)接收有关储能装置的健康度的数据，基于该数据确定动作，以及将信号传输到例如用户、耦合到该储能装置的物品或这两者，等等。该数据可以是与储能装置的健康度相关的参数，诸如电流、电势、电阻、它们的变化或它们的组合。方法400的操作实现了例如动态原位监测。
68.方法400可以由一个或多个处理器执行。例如，控制器130包括可以执行方法400的一个或多个操作的至少一个处理器132。另外，rfid标签110、120和rfid读取器144、146中的每一者可以单独地包括可以执行方法400的一个或多个操作的一个或多个处理器。
69.方法400开始于操作410，在该操作中处理器(例如，处理器132)接收应用程序已启动的指示。在操作420处，处理器132打开与rfid系统(即，一个或多个rfid读取器144、146和对应的rfid标签110、120)的通信信道。在一些示例中，通信信道是处理器与传感器之间的用户数据报协议(udp)连接。在其它示例中，通信信道是传输控制协议(tcp)连接和互联网协议(ip)连接或各种其它通信或数据传输协议。
70.在操作430处，至少一个处理器132通过建立的通信信道从rfid系统的rfid读取器144、146接收数据，例如关于储能装置的健康度的数据。通常，数据具有与特定rfid读取器144、146相关联的格式。也就是说，每个rfid读取器以该rfid读取器特有的格式传输信号(例如，数据)。在处理器132从rfid系统接收该数据之前，rfid读取器从rfid标签接收信号/数据。每个rfid标签以rfid标签/读取器组合特有的格式传输信号。在操作440处，至少一个处理器132分析数据并且做出关于动作(诸如相对于操作370描述的那些动作)的确定，例如维护和/或物品151从储能装置汲取电力的动作，例如停止使用或继续使用储能装置(或电池150)。在操作450处，至少一个处理器132将信号传输到适当位置，诸如用户、储能装置(或电池150)、汲取电力的物品151、输入/输出装置、维护设施等，以执行在操作440中所确定的动作。
71.例如，可以向输入/输出装置(诸如显示单元或音频装置)发送指示可利用电池150的信号。如果电池150的所测量的电流或电流变化im被确定为大于或等于阈值(im≥i
th
)，则控制器130向输入/输出装置(诸如显示单元或音频装置)发送警告。该警告指示要对电池150执行动作。
72.操作450执行的动作的示例可以包括关闭使用电池150的物品151。例如，可以使物品151停止从电池150接收电力。操作450执行的动作的另一示例可以包括停止使用电池150。这里，该动作还可包括用不同的电池替换电池150，使得新电池的im变得小于阈值i
th
。新电池的电流或电流变化可以在新的时间迭代中确定。方法400可以在预定时间段内或在预定数量的确定周期内重复进行。
73.作为在操作450处执行的动作的另一示例，并且在已使物品151停止从电池150接收电力之后，可以使物品151从电池接收电力以便重新检查(或验证)测量结果。操作450执行的动作的其他例示性但非限制性的示例可以包括对储能装置(例如，电池150)和/或电极执行维护，检查储能装置和/或电极，订购储能装置、电极和/或其部件，替换储能装置、电极和/或其部分。附加地或另选地，操作450可以包括一种系统，该系统结合有接触式系统以便例如联系告知用户、驾驶员、维护办公室等需要对储能装置和/或电极进行检查。这些例示
性动作和其他动作中的一者或多者可以在操作450处执行。
74.通常，方法400表示用于从单个rfid读取器接收数据并基于该数据引起动作的方法。然而，可以通过针对每个rfid读取器打开通信信道来扩展方法400以支持从多个rfid读取器接收数据。然后，处理器对每个rfid读取器并行地执行方法400。
75.在一些实施方案中，本文所述的设备100的一个或多个操作、方法300的一个或多个操作、方法350的一个或多个操作和/或方法400的一个或多个操作可以使用可编程逻辑控制器(plc)来实现，并且/或者可作为指令包括在计算机可读介质中以由控制单元(例如，控制器130和/或至少一个处理器132)或任何其他处理系统或任何其他处理器(例如，作为rfid标签和/或rfid读取器的一部分的那些处理器)执行。计算机可读介质可以包括用于存储指令的任何合适的存储器，诸如只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、闪存存储器、电可擦除可编程rom(eeprom)、紧凑型光盘rom(cd-rom)、软盘、穿孔卡、磁带等。
76.方法300、方法350和/或方法400中的一个或多个操作可以与另一方法一起使用。例如，方法350的操作360和/或370可以是方法400的一部分。
77.本文所述的储能装置和方法可以实现对储能装置和电极的结构健康度的无线、自动、连续(和/或周期性)监测。可以检测到任何损坏以确保储能装置、电极或其他部件的结构完整性。本文所述的具有无线结构健康度监测的储能装置适于在储能装置的现有生产过程中集成并且能够自诊断。此外，本文所述的储能装置和方法可使得能够检测可能隐藏在储能装置的表面下的损坏。
78.提出以下实施例以便为本领域的普通技术人员提供如何制备和使用本公开各方面的完整公开和描述，并且不旨在限制本公开各方面的范围。已努力确保关于使用的数(例如，量、尺寸等)的准确性，但应当考虑一些实验误差和偏差。
79.示例性自立式电极
80.可与本文所述的设备和方法一起使用的示例性自立式电极是根据美国专利10,658,651制造的，该专利全文以引用方式并入本文。使用尺寸为25mm外径
×
22mm内径
×
760mm长的石英管作为设备500的碳纳米管反应器10a(图5)。将碳纳米管反应器10a水平对齐，其中左端用阻隔件502封闭。然而，碳纳米管反应器10a可以竖直地或以其间的任何角度(α)对齐。在阻隔件502的中心处，为载气20a提供载气入口528，并且为催化剂/催化剂前体530提供催化剂/催化剂前体入口532。载气入口528和催化剂/催化剂前体入口532均位于由热源519加热的碳纳米管反应器10a的区段的左侧。
81.将碳纳米管反应器10a加热至约1300℃的温度。载气20a包含约850sccm氩气(ar)和约300sccm氢气(h2)的混合物并且经由载气入口528提供到碳纳米管反应器10a。催化剂/催化剂前体530组合物为约80％乙醇、约20％甲醇、约0.18％二茂铁和约0.375％噻吩。乙醇既用作二茂铁的溶剂，也用作使纳米管生长的碳源。催化剂/催化剂前体530溶液以约0.3ml/min的速率经由催化剂/催化剂前体入口532注入到反应器碳纳米管生长区中，其中二茂铁分解为铁催化剂颗粒，并且乙醇转化为碳源以用于单壁纳米管在铁催化剂上生长。载气20a将单壁纳米管传送通过反应器出口575并且作为第一雾化流25a进入管512。
82.锂镍锰钴氧化物(linimncoo2)颗粒用作电极活性材料506并且加载到雾化室10b中的多孔熔块507上达到约5mm的高度，加载约50g。载气/雾化气20b(ar)以约2l/min ar的速率经由下述入口通过多孔熔块507提供，这些入口为：入口508(约1l/min；自下而上)和入
口509、510(约1l/min；切向流)相结合。经雾化的混悬linimncoo2作为第二雾化流25b通过管513离开雾化室10b，并与包括穿过管512的合成碳纳米管的第一雾化流25a在交叉点27处结合在一起，在载气中形成经雾化的混悬linimncoo2与碳纳米管的混合物30。混合物30穿过管516经由入口518进入收集室570中。当载气50穿过多孔衬底40并离开排气口520时，linimncoo2与碳纳米管的混合物30作为复合自立式电极60沉积在多孔衬底40(在这种情况下为多孔熔块)上。
83.从多孔衬底收集两个复合自立式电极60，该电极包括约0.8wt％的单壁碳纳米管和其余linimncoo2颗粒。然后对自立式电极进行处理以通过按压(7吨)增加密度，从而得到经处理的自立式电极。复合自立式电极60是柔性的并且允许弯曲。复合自立式电极被表征为具有围绕linimncoo2颗粒的碳纳米管网，以在不使用粘结剂或集电器箔的情况下使linimncoo2颗粒保持于其中。
84.图6a是可与储能装置(例如，电池)的电极一起使用的rfid标签600的示例性照片。图6b是示例性储能装置655和rfid读取器660的示例性照片650。如图所示，储能装置655是包括在袋内的柔性电池，并且rfid读取器660位于容纳储能装置655的袋的外部。
85.本文所述的设备和方法可以提供对储能装置的非破坏性、实时和无线监测，并且具有低成本，尤其是在针对与电极和电池存储装置的故障相关联的成本进行衡量的情况下。此外，由本文所述的设备和方法提供的诊断信息可以例如帮助工程师设计改进版本的电极和电池存储装置。在一些方面，不含例如柔性电池的集电器金属箔以及电极具备压阻能力可以实现对电极机械特性和对应电池健康度的变化的实时动态原位监测。目前没有确立的用于电池的预测方法来诊断降解过程并以无线现场动态原位方式确定锂离子电池的健康度。如本文所述实施方案所实现的，能够连续地、无线地并且在操作期间监测储能装置的结构健康度的能力将不仅提高了储能装置的安全性，而且还将提供有关如何制造结构上耐用的储能装置及其部件的信息。
86.方面列表
87.除了别的以外，本公开还提供了以下方面，该方面中的每一个均可被认为任选地包括任何另选的方面：
88.条款1.一种用于对储能装置进行无线监测的设备，包括：
89.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；
90.射频识别(rfid)系统，所述rfid系统包括：
91.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
92.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：
93.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
94.将所述第一电流值与阈值或范围进行比较。
95.条款2.根据条款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。
96.条款3.根据条款1或条款2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。
97.条款4.根据条款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：
98.从程序应用程序接收所述程序应用程序已启动的指示；
99.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；
100.分析所述数据；
101.基于所述数据确定动作；以及
102.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。
103.条款5.根据条款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。
104.条款6.根据条款1至5中任一项所述的设备，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：
105.确定第二电流值；以及
106.将所述第二电流值与所述阈值或范围进行比较。
107.条款7.根据条款1至6中任一项所述的设备，其中所述电极包含储锂活性材料。
108.条款8.根据条款1至7中任一项所述的设备，其中所述储能装置为电池。
109.条款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：
110.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：
111.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
112.rfid读取器，所述rfid读取器位于所述储能装置外部；
113.基于所述数据确定动作；以及
114.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。
115.条款10.根据条款9所述的方法，其中所述分析数据包括：
116.基于作用于所述rfid标签的所述导电材料的感生磁场来确定所述电极的第一电流值；以及
117.将所述第一电流值与阈值或范围进行比较。
118.条款11.根据条款10所述的方法，其中当所述第一电流值等于或大于所述阈值或范围时，所述第一电流值指示对所述电极的损坏。
119.条款12.根据条款10或条款11所述的方法，其中当所述第一电流值等于或大于所述阈值或范围时，所述动作包括以下中的一者或多者：对所述储能装置执行维护、检查所述储能装置、订购不同的储能装置或更换所述储能装置。
120.条款13.根据条款10所述的方法，其中当所述第一电流值等于或大于所述阈值或范围时，所述动作包括所述物品停止使用所述储能装置。
121.条款14.根据条款13所述的方法，其中所述动作还包括在停止使用所述储能装置之后，所述物品恢复使用所述储能装置以确定另一电流值。
122.条款15.根据条款10所述的方法，其中当所述第一电流值被确定为小于所述阈值或范围时，所述分析数据还包括：
123.确定第二电流值；以及
124.将所述第二电流值与所述阈值或范围进行比较。
125.条款16.根据条款9至15中任一项所述的方法，其中所述储能装置为电池。
126.条款17.一种存储指令的非暂态计算机可读介质，所述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，所述操作包括：
127.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：
128.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
129.rfid读取器，所述rfid读取器位于所述储能装置外部；
130.基于所述数据确定动作；以及
131.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。
132.条款18.根据条款17所述的非暂态计算机可读介质，其中所述分析数据包括：
133.基于作用于所述rfid标签的所述导电材料的感生磁场来确定所述电极的第一电流值；以及
134.将所述第一电流值与阈值或范围进行比较。
135.条款19.根据条款18所述的非暂态计算机可读介质，其中所述操作还包括：
136.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；
137.使所述物品继续从所述储能装置接收电力以确定另一电流值；或者
138.它们的组合。
139.条款20.根据条款18所述的非暂态计算机可读介质，其中当所述第一电流值小于所述阈值或范围时，所述操作还包括：
140.确定第二电流值；以及
141.将所述第二电流值与所述阈值或范围进行比较。
142.从上述一般描述和具体方面显而易见的是，虽然已经举例说明和描述了各方面的形式，但是在不脱离本公开的实质和范围的情况下，可以进行各种修改。因此，本公开并不旨在限于此。同样，术语“包含”被认为与术语“包括”同义。同样，每当组合物、要素或要素组前面有过渡短语“包含”时，应当理解，还设想在详述组合物、一种或多种要素之前具有过渡短语“基本上由...组成”、“由...组成”、“选自由...组成”或“为”的相同组合物或要素组，并且反之亦然，例如，术语“包含”、“基本上由...组成”、“由...组成”也包括在该术语后面列出的要素的组合的产物。
143.出于本公开的目的，并且除非另外指明，否则本文的具体实施方式和权利要求书内的所有数值均由“约”或“大约”来修饰指示值，并且考虑本领域的普通技术人员可预期的实验误差和变化。为简明起见，本文仅明确公开了某些范围。然而，从任何下限开始的范围可与任何上限组合以列举未明确列举的范围，以及从任何下限开始的范围可与任何其他下
限组合以列举未明确列举的范围，以相同的方式，从任何上限开始的范围可与任何其他上限组合以列举未明确列举的范围。另外，即使没有明确列举，在一个范围内也包括其端点之间的每个点或单个值。因此，每个点或单个值可用作其自身的下限或上限，与任何其他点或单个值或任何其他下限或上限组合，以列举未明确列举的范围。
144.如本文所用，不定冠词“一个”或“一种”应意指“至少一个”，除非有相反的说明或上下文另有明确指示。例如，包含“电极”的方面包括包含一个、两个或更多个电极的方面，除非另有说明或上下文清楚地指示仅包括一个电极。
145.本公开的各个方面可以用经设计以执行本文所述功能的通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其它可编程逻辑设备(pld)、离散门或晶体管逻辑、离散硬件部件或它们的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但是在替代形式中，处理器可以是任何可商购获得的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以实现为计算设备的组合，例如dsp和微处理器、多个微处理器、与dsp核结合的一个或多个微处理器或任何其它此类配置的组合。
146.处理系统可以用总线架构来实现。总线可以包括任何数目的互连总线和桥，这取决于处理系统的特定应用和总体设计约束。总线可以将包括处理器、机器可读介质和输入/输出设备等的各种电路链接在一起。用户界面(例如，小键盘、显示器、鼠标、操纵杆等)也可以连接到总线。总线还可以链接各种其它电路，诸如定时源、外围设备、电压调节器、电源管理电路和本领域众所周知的其它电路元件，并且因此将不进一步描述。处理器可以用一个或多个通用和/或专用处理器来实现。示例包括微处理器、微控制器、dsp处理器和可以执行软件的其它电路。本领域的技术人员将认识到，如何根据特定应用和施加在整个系统上的总体设计约束，来最好地实现处理系统的所述功能。
147.如果在软件中实现，则这些功能可以作为一个或多个指令或代码存储或传输到计算机可读介质上。软件应广义地理解为指令、数据或它们的任意组合，无论是指软件、固件、中间件、微码、硬件描述语言还是其他。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，诸如便于将计算机程序从一个地方传输到另一个地方的任何介质。处理器可以负责管理总线和一般处理，包括执行存储在计算机可读存储介质上的软件模块。计算机可读存储介质可以联接到处理器，使得处理器可以从存储介质读取信息和将信息写入到存储介质。在替代形式中，存储介质可以与处理器成一体。举例来说，计算机可读介质可以包括传输线、由数据调制的载波和/或具有存储在其上的指令且与无线节点分离的计算机可读存储介质，所有这些都可以由处理器通过总线接口访问。附加地或另选地，计算机可读介质或其任何部分可以集成到处理器中，诸如情况可以是高速缓存和/或通用寄存器文件。机器可读存储介质的示例可以包括例如ram(随机存取存储器)、闪存存储器、rom(只读存储器)、prom(可编程只读存储器)、eprom(可擦除可编程只读存储器)、eeprom(电可擦除可编程只读存储器)、寄存器、磁盘、光盘、硬盘驱动器或任何其它合适的存储介质或它们的任何组合。机器可读介质可以具体体现在计算机程序产品中。
148.软件模块可以包括单个指令或许多指令，并且可以分布在若干不同的代码区段上、不同程序之间以及跨多个存储介质。计算机可读介质可以包括多个软件模块。软件模块包括指令，这些指令在由装置诸如处理器执行时使处理系统执行各种功能。软件模块可以包括传输模块和接收模块。每个软件模块可以驻留在单个存储设备中或分布在多个存储设
备上。举例来说，当发生触发事件时，软件模块可以从硬盘驱动器加载到ram中。在执行软件模块期间，处理器可以将一些指令加载到高速缓存中以增加访问速度。然后可以将一个或多个高速缓存行加载到通用寄存器文件中以供处理器执行。当提及软件模块的功能时，应当理解，当执行来自该软件模块的指令时，由处理器实现此类功能。
149.虽然前述内容涉及本公开的方面，但是可以在不脱离本发明的基本范围的情况下设计本公开的其它和进一步的方面，并且其范围由随附权利要求确定。