近日,中國科大等機構合作研發出一種名為統一離子電子傳感裝置(UIS)的“內置傳感器”,為鋰電池裝上了“智能體檢儀”。傳統傳感器在鋰電池內部難以長期穩定工作,要么依賴復雜的光學設備,要么使用易被腐蝕的柔性材料。而UIS“就地取材”,利用鋰電池本身的電解液和常用材料,結構與電池完全兼容,無需額外封裝,也不會干擾電池工作。
UIS具有三大核心優勢。一是超長待機,能在電池內部穩定運行超過800小時,支持400次以上充放電循環,覆蓋電池整個壽命周期。二是精準捕捉微米級壓力變化,靈敏度比傳統電容傳感器高1000倍,能感知電極因鋰離子嵌入產生的體積膨脹。三是智能補償,自帶“參考單元”實時監測電解液導電性,自動消除環境干擾,確保數據準確可靠。
UIS在三大應用場景中表現出色。在快充時,能通過壓力曲線的不對稱性和異常峰值實時識別鋰枝晶的“萌芽”,為電動車快充安全保駕護航。在全周期健康監測中,通過記錄壓力變化規律,能關聯電池容量衰減,為電池“狀態健康度(SOH)”評估提供關鍵數據。此外,UIS厚度僅100微米,材料與電池完全兼容,不影響電池性能,實現“無感監測”。
這項技術不僅能用于電動車電池,還可推廣到儲能電站、消費電子等領域。未來,電動車電池在充電時能自動“體檢”,避免過熱或短路風險;儲能電站的電池組可實時上傳健康數據,運維人員提前排查隱患;手機電池用了三年,還能精準顯示剩余壽命。UIS的突破,標志著鋰電池從“被動使用”走向“主動感知”。
隨著柔性電子與電化學的深度融合,未來的電池或許會越來越“聰明”,成為能源系統中會“自我診斷”的“智能單元”。當電池能自己“報告”壓力變化、預警潛在風險,我們對能源的利用將更高效、更安全。這項中國團隊研發的“內置傳感器”,正為鋰電池裝上“數字心臟”,讓每一度電的流動都更透明、更可控。