锂电池安全性取得新突破

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城市快报网 时间:2025-05-16

能源电池技术的快速发展伴随着安全问题的日益突出。近期,北京理工大学先进结构技术研究院传来重要进展:陈浩森教授团队成功研发出一种新型电池单体无损植入式智能传感系统,可实现对电池内部信号的长期稳定监测与无线传输,并能进行早期故障诊断和预警,显著提升了电池的安全性和运行稳定性。这项突破性研究成果已发表在国际权威期刊《自然》杂志上。

传统外部传感技术难以准确捕捉电池内部的风险信号,而植入式内部传感技术虽然被视为理想的研究方向,但现有欧美方案仍面临诸多技术难题:破坏电池密封结构、电磁屏蔽导致信号传输受限、长期稳定性不足以及与工业化生产兼容性较差等问题尚未得到妥善解决。

陈浩森教授团队经过十余年的多学科交叉研究,在锂电池安全监测领域取得了重要突破。他们提出了具有完全自主知识产权的技术方案,主要创新点包括:

1. 耐腐感知"测得准":研发出50微米薄膜耐化学/电化学腐蚀传感器,成功解决了植入传感器的长寿命需求与电池内部电化学腐蚀环境之间的矛盾。

2. 无损植入"埋得进":创新性地提出了兼容工业制造流程的无损植入工艺,有效化解了传感器植入对电池全寿命周期稳定服役的影响。

3. 跨屏传输"传得出":成功研制基于载波传输的微型通信芯片,突破了传感信号高效传输与电池单体外壳电磁屏蔽之间的技术瓶颈。

4. 智能预警"用得好":通过长期监测电池内部传感信号并建立数据驱动分析模型,实现了单体电池内部失效的早期预警功能。

基于上述创新方案,团队成功设计出一种小型化、低功耗的植入式传感系统。该系统能够精确感知并实时传输锂离子电池内部的温度和应变信号,在商用100Ah方形磷酸铁锂电池中展现出超低功耗特性。测试数据显示,集成此传感系统的电池在经历1000次循环后仍保持93.74%的容量,表现出色。

该研究团队表示,未来将进一步完善相关技术体系:

1. 开发专用科学仪器,为探索电池内部"黑箱"机制提供无损检测工具;

2. 构建"数字孪生电池",结合自主研发的多尺度仿真软件,实现对电池状态的精准预测;

3. 制造"本质安全电池",通过融合智能传感、计算软件与AI算法,实现电池"早预警、早处置"的安全目标。

这一创新成果为能源电池在储能电站和电动汽车等领域的智能化应用提供了可靠的技术支撑,标志着我国在锂电池安全性研究领域迈出了重要一步。

责任编辑:晨峰
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