長效穩(wěn)定的鋰離子電池原位膨脹力監(jiān)測技術問世
來源：科技日報 時間：2025-05-06 17:29
記者5月5日從中國科學技術大學獲悉，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的新型原位監(jiān)測技術。該技術利用鋰離子電池自身的電解液和材料構建傳感界面，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的新型原位監(jiān)測技術。該技術利用鋰離子電池自身的電解液和材料構建傳感界面，無需額外封裝便可實現(xiàn)高精度壓力監(jiān)測。這種結構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可以對帕級別的膨脹力變化產(chǎn)生響應，并能在電池內(nèi)穩(wěn)定工作超過1個月。該技術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，該技術為智能電池設計開辟了新路徑，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）
（中國科學技術大學供圖）
責任編輯：沈馨蕊
