中国科学家成功研发锂离子电池新监测技术 提升安全性与寿命

【太平洋科技快讯】近日，中国科学技术大学苏州高等研究院潘挺睿教授、常煜研究员团队与中国科大谈鹏教授团队，联合中国科学院深圳先进技术研究院唐永炳教授、张帆研究员团队，成功开发出一种名为“一体式离电传感技术”的锂离子电池原位膨胀力监测技术。该研究成果已发表在国际知名期刊《国家科学评论》上，为提升锂离子电池的安全性和使用寿命带来了新的希望。

锂离子电池因其高能量密度和长循环寿命，已成为电动汽车和储能系统的核心组件。然而，锂枝晶生长和固体电解质界面(SEI)膜增厚等问题，严重威胁着电池的使用安全和服役寿命。实现对这些问题的早期预警和精准监测，对于保障电池安全至关重要。然而，传统的监测方法，如植入式光纤监测和柔性压力传感器，存在着系统尺寸大、光纤力学性能脆弱、在腐蚀性电解液环境中长期稳定性不足等问题，难以满足实际应用需求。

针对上述挑战，研究团队开发的一体式离电传感技术应运而生。该技术巧妙地利用锂离子电池自身的电解液和材料构建传感界面，无需额外封装即可实现高精度压力监测。这项创新设计具有以下显著优势。

高度兼容性： 与电池材料完全兼容，避免了传统技术中因材料不匹配导致的性能问题。

稳定性强： 有效解决了柔性压力传感器在腐蚀性电解液环境中长期稳定性不足的难题。

高精度监测： 能够对帕级别的膨胀力变化作出响应，并精准捕捉锂枝晶不可逆沉积和SEI膜增厚导致的压力累积。

研究团队通过一系列实验验证了该技术的可靠性和有效性。实验结果表明，该技术可以在电池内稳定工作超过1个月。通过监测压力曲线的不对称性和峰值变化，可以精准捕捉锂枝晶生长和SEI膜增厚的过程。此外，在充放电循环400周的加速老化实验中，研究人员记录了因SEI层增厚和锂枝晶生长导致的压力累积，发现压力变化与电池容量衰减趋势高度吻合。这进一步证明了该技术能够有效监测电池内部状态，为早期预警和寿命评估提供重要依据。