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新技術(shù)可早期預(yù)警鋰電池?zé)崾Э?/h2>
發(fā)布時(shí)間:2023-10-08 14:31:00來(lái)源: 科技日?qǐng)?bào)

  科技日?qǐng)?bào)合肥10月7日電 (記者吳長(zhǎng)鋒)記者7日從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)了解到,該?;馂?zāi)科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室孫金華教授和王青松研究員團(tuán)隊(duì)與暨南大學(xué)郭團(tuán)教授團(tuán)隊(duì)合作,成功研制出可植入電池內(nèi)部的高精度、多模態(tài)集成光纖器,在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)了對(duì)商業(yè)化鋰電池?zé)崾Э厝^(guò)程的精準(zhǔn)分析與早期預(yù)警。相關(guān)研究成果日前在線發(fā)表于《自然·通訊》。

  電池?zé)崾Э厥侵萍s電動(dòng)汽車與新型儲(chǔ)能規(guī)?;l(fā)展的瓶頸。導(dǎo)致電池?zé)崾Э氐母词请姵貎?nèi)部一系列復(fù)雜且相互關(guān)聯(lián)的“鏈?zhǔn)礁狈磻?yīng)”,從局部短路到大面積短路,電池內(nèi)部溫度快速提升,可高達(dá)800℃以上,引發(fā)電池起火爆炸。因此,亟須深入理解鋰離子電池?zé)崾Э匮葑儥C(jī)制,并提出早期預(yù)警策略,以防止爆炸事故的發(fā)生。而溯源電池?zé)崾Э匕l(fā)生的內(nèi)在誘因,厘清各分步反應(yīng)之間的耦聯(lián)關(guān)系,揭示熱失控主導(dǎo)機(jī)制與動(dòng)力學(xué)規(guī)律,前移熱失控預(yù)警時(shí)間窗口,是從根本上解決儲(chǔ)能安全問(wèn)題的核心。

  然而,由于電池的密閉結(jié)構(gòu)和內(nèi)部復(fù)雜的反應(yīng)機(jī)制,電池內(nèi)部核心狀態(tài)參量檢測(cè)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性無(wú)法保證。如何科學(xué)、及時(shí)、準(zhǔn)確地預(yù)判電池安全隱患,成為當(dāng)前一個(gè)國(guó)際性科學(xué)難題。

  為此,該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種可植入電池內(nèi)部的多模態(tài)集成光纖原位監(jiān)測(cè)技術(shù),設(shè)計(jì)并成功研制出可在1000℃高溫高壓環(huán)境下正常工作的多模態(tài)集成光纖傳感器,實(shí)現(xiàn)了對(duì)電池?zé)崾Э厝^(guò)程內(nèi)部溫度和壓力的同步精準(zhǔn)測(cè)量,攻克了熱失控極端環(huán)境下溫度與壓力信號(hào)相互串?dāng)_的難題,提出了解耦電池產(chǎn)熱和氣壓變化速率的新方法,首次發(fā)現(xiàn)了觸發(fā)電池?zé)崾Э劓準(zhǔn)椒磻?yīng)的特征拐點(diǎn)與共性規(guī)律,實(shí)現(xiàn)了對(duì)電池內(nèi)部微觀“不可逆反應(yīng)”的精準(zhǔn)判別,為快速切斷電池?zé)崾Э劓準(zhǔn)椒磻?yīng)、保障電池在安全區(qū)間運(yùn)行提供了重要手段。

  研究人員表示,未來(lái)可以實(shí)現(xiàn)一根光纖在電池的多個(gè)位置同時(shí)監(jiān)測(cè)溫度、壓力、折射率、氣體組分和離子濃度等多種關(guān)鍵參數(shù)。光纖傳感技術(shù)與電池的結(jié)合將會(huì)在新能源汽車、儲(chǔ)能電站安全檢測(cè)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

(責(zé)編:陳濛濛)

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