長效穩(wěn)定的鋰離子電池原位膨脹力監(jiān)測技術(shù)問世
來源：科技日報 時間：2025-05-06 17:29
記者5月5日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校蘇州高等研究院潘挺睿教授、常煜研究員團隊與國內(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，無需額外封裝，即可實現(xiàn)高精度壓力監(jiān)測。研究成果日前發(fā)表在國際期刊《國家科學(xué)評論》上。
鋰離子電池因其高能量密度和長循環(huán)壽命，成為了電動汽車和儲能系統(tǒng)的核心。然而，鋰枝晶生長、SEI膜生長等問題威脅著電池的使用安全，并影響其服役壽命。在電池內(nèi)原位檢測枝晶和SEI膜生長過程中的膨脹力變化，被認為是實現(xiàn)早期預(yù)警和精準監(jiān)測的有效方法。然而，傳統(tǒng)的植入式光纖監(jiān)測方法存在系統(tǒng)尺寸大、光纖力學(xué)性能脆弱等問題。柔性壓力傳感器在腐蝕性電解液環(huán)境中的長期穩(wěn)定性亦不足。
針對這一挑戰(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，無需額外封裝便可實現(xiàn)高精度壓力監(jiān)測。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。實驗表明，一體式離電傳感技術(shù)可以對帕級別的膨脹力變化產(chǎn)生響應(yīng)，并能在電池內(nèi)穩(wěn)定工作超過1個月。該技術(shù)可通過壓力曲線不對稱性和峰值變化捕捉到鋰枝晶的不可逆沉積。作為驗證，通過充放電循環(huán)400周加速老化實驗，記錄了因SEI層增厚和鋰枝晶生長導(dǎo)致的壓力累積，發(fā)現(xiàn)壓力變化與容量衰減趨勢高度吻合。
研究人員表示，該技術(shù)為智能電池設(shè)計開辟了新路徑，其低成本、高精度和長壽命特性尤其適用于車載電池管理系統(tǒng)。（吳長鋒）
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責任編輯：沈馨蕊
