Nat. Commun.：基于先進光纖傳感技術的商用鋰離子電池熱失控原位監測

鋼鐵俠 4周前 (09-16) 438瀏覽

【成果簡介】

電池熱失控是是鋰電池安全應用中的頭號難題，帶來的危害極大。因此深入理解鋰離子電池熱失控演變機制，并提出早期預警策略以防止火災爆炸事故的發生就非常重要。然而，大多數現有的監控傳感器在熱失控這種極其危險的熱失控過程中無法工作，因為其溫度通常高達500度以上并伴隨著明火、爆炸。

為了解決這個問題，中國科學技術大學孫金華教授和王青松研究員團隊與暨南大學郭團教授團隊合作開發了一種緊湊型多功能光纖傳感器。光纖傳感器長度為 25 毫米，直徑為100微米，可以在熱失控期間插入商用18650電池，從而連續監測電池內部溫度和壓力效應。研究團隊觀察到電池熱失控與光學響應之間存在穩定且可重復的相關性。傳感器的信號顯示了兩個內部壓力峰值，分別對應安全產氣和熱失控的啟動。而進一步分析表明，預測即將發生的熱失控的可擴展解決方案是檢測電池溫度和壓力微分曲線的突然轉折范圍，對應著電池可逆和不可逆反應之間的內部轉化。該研究可為快速切斷電池熱失控鏈式反應提供預警手段。相關研究成果以“Operando monitoring of thermal runaway in commercial lithium-ion cells via advanced lab-on-fiber technologies”為題，于8月29日在線發表在Nature Communications期刊上。