中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)：研制出一款可植入電池內(nèi)部的高精度光纖傳感器

“這款高精度光纖傳感器可以在1000攝氏度的高溫、高壓環(huán)境下正常工作，同步測(cè)量出電池?zé)崾Э厝^(guò)程內(nèi)部溫度和壓力，為快速切斷電池?zé)崾Э劓準(zhǔn)椒磻?yīng)提供預(yù)警手段。"

破解國(guó)際性科學(xué)難題

手機(jī)、筆記本電腦、電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)中都有一個(gè)關(guān)鍵部件——鋰離子電池。隨著范圍內(nèi)能源危機(jī)的出現(xiàn)、“雙碳"目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)，鋰離子電池產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。

然而，鋰離子電池常常會(huì)發(fā)生爆炸，也就是熱失控，這是威脅電池安全的“癌癥"，是制約電動(dòng)汽車(chē)與新型儲(chǔ)能規(guī)模化發(fā)展的瓶頸。

研究表明，電池?zé)崾Э卦从陔姵貎?nèi)部一系列復(fù)雜且相互關(guān)聯(lián)的“鏈?zhǔn)椒磻?yīng)"。“這可以從電池內(nèi)部和外部?jī)煞矫嬗懻摗膬?nèi)部來(lái)看，電池由正負(fù)極、電解液、隔膜等組成，其中電解液和隔膜都是易燃物，正負(fù)極和電解液在一定溫度下又會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生熱量和可燃?xì)怏w。也就是說(shuō)，電池內(nèi)部本身就是一個(gè)熱不穩(wěn)定的體系。"王青松說(shuō)。

從外部來(lái)看，電池在使用過(guò)程中容易出現(xiàn)各種外部濫用：電濫用，如過(guò)充、過(guò)放等；熱濫用，如高溫、局部發(fā)熱等；機(jī)械濫用，如撞擊、擠壓等。這些外部濫用會(huì)造成電池內(nèi)部材料發(fā)生一系列連鎖化學(xué)反應(yīng)，電池內(nèi)部溫度快速提升，可達(dá)800攝氏度，導(dǎo)致電池起火或爆炸。

如何科學(xué)、及時(shí)、準(zhǔn)確地預(yù)判電池安全隱患，是當(dāng)前電池安全領(lǐng)域的國(guó)際性科學(xué)難題。

為攻克這一難題，研究團(tuán)隊(duì)提出一種可植入電池內(nèi)部的高精度光纖傳感器，在國(guó)際上實(shí)現(xiàn)對(duì)商業(yè)化鋰電池?zé)崾Э厝^(guò)程的精準(zhǔn)分析與提早預(yù)警。

《自然-通訊》的一位審稿專(zhuān)家評(píng)價(jià)道，“該研究有助于電池健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)，并在不可逆損害前發(fā)出預(yù)警信號(hào)。"