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記者近日(rì)從中國科學技(jì)術大學獲悉,該校蘇州高等研究院(yuàn)潘挺睿教授、常煜研究員(yuán)團隊與中國科大談鵬教授團隊(duì),聯(lián)合(hé)中國(guó)科(kē)學院深圳先進技術研究院唐永(yǒng)炳教授、張(zhāng)帆研究員(yuán)團隊,開發出長效穩定的鋰離子電池原位膨脹力(lì)監測(cè)技術。相關研究成果日前發表於《國(guó)家科學評論》。
鋰離子電池因其高能量密度和(hé)長(zhǎng)循(xún)環壽命而成為電動汽車和儲能係統(tǒng)的核心。然而,鋰枝晶生長、固體電解質界麵膜生長等問題威脅著電池的使用安(ān)全與服役壽命。
在電池內原位檢測枝晶(jīng)和固體電解質界麵膜生長過程中的膨脹力變化,被認為是實現早期預警和精準監測的(de)有效方(fāng)法。但傳統的植入式光纖監測方法存在係統尺寸大、光纖力學性能脆弱等問題;而柔性壓力傳感器在腐蝕性電(diàn)解液環(huán)境中長期穩定性不足。
針(zhēn)對(duì)這一挑戰,聯合研究團(tuán)隊開發了一種基於一體(tǐ)式離電傳感技術的新型原位監測技(jì)術,利用鋰離子電(diàn)池(chí)自身的電解(jiě)液和材料構建(jiàn)傳感界(jiè)麵(miàn),無需額外封裝即可實現高精度壓力監測。這種結構不僅與(yǔ)電池材料高度兼容,還解決了傳統柔性壓力傳感(gǎn)器在腐蝕性環境中的穩定性難題。
實(shí)驗表明,一體式離電傳感(gǎn)技術可以對極小(單帕斯卡)級(jí)別的膨脹力變化產生響應,並能在電池內穩定工作超過1個(gè)月。該技術可通過壓力曲線不對稱性和峰(fēng)值變化捕捉到鋰枝晶(jīng)的不可逆沉積。作為驗證,通過充放電循環400周加速老化實驗,記錄了因(yīn)固體(tǐ)電解(jiě)質界麵膜增厚(hòu)和鋰枝晶生長導致的壓力累積(jī),發現壓力(lì)變化(huà)與容量衰減趨勢高度吻合。
據(jù)研究人員介紹,該(gāi)技術為智能電池設計開辟(pì)了新路(lù)徑,其低成本、高精(jīng)度(dù)和長壽命特性尤(yóu)其適用(yòng)於車載電池管理係統。(記者 陳婉婉)
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