長(zhǎng)效穩(wěn)定的鋰離子電池原位膨脹力監(jiān)測(cè)技術(shù)問(wèn)世
來(lái)源：科技日?qǐng)?bào) 時(shí)間：2025-05-06 17:29
記者5月5日從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校蘇州高等研究院潘挺睿教授、常煜研究員團(tuán)隊(duì)與國(guó)內(nèi)研究者合作，開發(fā)出一種基于一體式離電傳感技術(shù)的新型原位監(jiān)測(cè)技術(shù)。該技術(shù)利用鋰離子電池自身的電解液和材料構(gòu)建傳感界面，無(wú)需額外封裝，即可實(shí)現(xiàn)高精度壓力監(jiān)測(cè)。研究成果日前發(fā)表在國(guó)際期刊《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》上。
鋰離子電池因其高能量密度和長(zhǎng)循環(huán)壽命，成為了電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心。然而，鋰枝晶生長(zhǎng)、SEI膜生長(zhǎng)等問(wèn)題威脅著電池的使用安全，并影響其服役壽命。在電池內(nèi)原位檢測(cè)枝晶和SEI膜生長(zhǎng)過(guò)程中的膨脹力變化，被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)早期預(yù)警和精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)的有效方法。然而，傳統(tǒng)的植入式光纖監(jiān)測(cè)方法存在系統(tǒng)尺寸大、光纖力學(xué)性能脆弱等問(wèn)題。柔性壓力傳感器在腐蝕性電解液環(huán)境中的長(zhǎng)期穩(wěn)定性亦不足。
針對(duì)這一挑戰(zhàn)，研究人員開發(fā)出一種基于一體式離電傳感技術(shù)的新型原位監(jiān)測(cè)技術(shù)。該技術(shù)利用鋰離子電池自身的電解液和材料構(gòu)建傳感界面，無(wú)需額外封裝便可實(shí)現(xiàn)高精度壓力監(jiān)測(cè)。這種結(jié)構(gòu)不僅與電池材料高度兼容，還解決了傳統(tǒng)柔性壓力傳感器在腐蝕性環(huán)境中的穩(wěn)定性難題。實(shí)驗(yàn)表明，一體式離電傳感技術(shù)可以對(duì)帕級(jí)別的膨脹力變化產(chǎn)生響應(yīng)，并能在電池內(nèi)穩(wěn)定工作超過(guò)1個(gè)月。該技術(shù)可通過(guò)壓力曲線不對(duì)稱性和峰值變化捕捉到鋰枝晶的不可逆沉積。作為驗(yàn)證，通過(guò)充放電循環(huán)400周加速老化實(shí)驗(yàn)，記錄了因SEI層增厚和鋰枝晶生長(zhǎng)導(dǎo)致的壓力累積，發(fā)現(xiàn)壓力變化與容量衰減趨勢(shì)高度吻合。
研究人員表示，該技術(shù)為智能電池設(shè)計(jì)開辟了新路徑，其低成本、高精度和長(zhǎng)壽命特性尤其適用于車載電池管理系統(tǒng)。（吳長(zhǎng)鋒）
?。ㄖ袊?guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)供圖）
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