中國科學技術大學蘇州高等研究院潘挺睿教授與常煜研究員團隊聯合國內研究者,成功開發出一種基于一體式離電傳感技術的新型原位監測技術。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高精度壓力監測,研究成果已發表于國際期刊《國家科學評論》。
鋰離子電池憑借其高能量密度和長循環壽命,成為電動汽車和儲能系統的核心部件。然而,鋰枝晶生長和SEI膜生長等問題不僅威脅電池的安全性,還影響其使用壽命。傳統監測方法,如植入式光纖監測和柔性壓力傳感器,存在尺寸大、力學性能脆弱以及在腐蝕性電解液環境中穩定性不足等問題。
為解決這些挑戰,研究團隊開發的新型一體式離電傳感技術,不僅與電池材料高度兼容,還解決了傳統傳感器在腐蝕性環境中的穩定性難題。實驗表明,該技術能夠對帕級別的膨脹力變化產生響應,并在電池內穩定工作超過一個月。通過壓力曲線的不對稱性和峰值變化,該技術能夠捕捉到鋰枝晶的不可逆沉
積。在400周充放電循環加速老化實驗中,記錄了因SEI層增厚和鋰枝晶生長導致的壓力累積,發現壓力變化與容量衰減趨勢高度吻合。
研究人員指出,這種新型監測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使其特別適用于車載電池管理系統。這一技術的問世,不僅有望提升電池的安全性和使用壽命,還將推動電動汽車和儲能系統向智能化方向發展,為實現更安全、更高效的能源存儲和利用提供有力支持。