图 原位精准解耦电池热掉控温度和压力转变纪律实现提早预警

在国度天然科学基金项目（核准号：62035006、U2033204）等帮助下，暨南年夜学郭团研究员和中国科学手艺年夜学王青松研究员团队在锂离子电池热掉控光纤检测初期预警范畴获得主要功效。研究功效以“基在进步前辈光纤传感手艺的商用锂离子电池热掉控原位监测（Operando monitoring of thermal runaway in commercial lithium-ion cells via advanced lab-on-fiber technologies）”为题，在2023年8月29日颁发在《天然·通信》（Nature Communications）杂志。论文链接/articles/s41467-023-40995-3。

跟着全球能源危机的日趋突显，以锂离子电池为代表的高能量密度、长续航能力、可移动电化学储能装备在智能电动汽车、绿色储能电站等范畴取得了蓬勃成长。但是，频仍产生的电池起火爆炸等平安变乱严重制约了其进一步成长，其共性缘由是电池热掉控。致使电池热掉控的本源，是电池内部一系列复杂且彼此联系关系的“链式副反映”。pg电子平台最具代表性的链式反映包罗：外部电、热、机械滥用→内部产热→SEI膜分化→隔阂融化→内部短路→平安阀开启→正极与电解液猛烈反映→电解液分化并产气→电解液与气体燃烧→起火爆炸。从局部短路到年夜面积短路，电池内部温度快速晋升，可高达800 ℃以上，激发电池起火爆炸（图）。

若何“溯源电池热掉控产生的内涵诱因，厘清各分步反映之间的耦联关系，揭露热掉控主导机制与动力学纪律，前移热掉控预警时候窗口”是从底子上解决储能平安问题的焦点。但是，因为电池的密闭布局和内部复杂的反映机制，电池内部焦点状况参量检测的正确性和及时性没法包管。具有“透视”检测能力的科学仪器（如中子衍射、X射线衍射、冷冻电镜等），因为仪器体积重大、价钱昂贵，没法利用在电池利用终端。若何科学、和时、正确地预判电池平安隐患，成为当前电池平安范畴的国际性科学困pg电子游戏官网官方网站难。

为了霸占这一科学困难，研究团队提出了一种可植入电池内部的多模态集成光纤原位监测手艺，实现了对贸易化锂电池热掉控全进程的精准阐发与提早预警。团队设计并成功研制出可在1000 ℃的高温高压情况下正常工作的多模态集成光纤传感器，实现了对电池热掉控全进程内部温度和压力的同步精准丈量，霸占了热掉控极端情况下温度与压力旌旗灯号彼此串扰的困难，提出解耦电池产热和蔼压转变速度的新方式，发现了触发电池热掉控链式反映的特点拐点与共性纪律，实现了对电池内部微不雅“不成逆反映”的精准辨别。该研究可为快速堵截电池热掉控链式反映供给预警手段。