科技日報合肥10月7日電 （記者吳長(cháng)鋒）記者7日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)了解到，該?；馂目茖W(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室孫金華教授和王青松研究員團隊與暨南大學(xué)郭團教授團隊合作，成功研制出可植入電池內部的高精度、多模態(tài)集成光纖器，在國際上率先實(shí)現了對商業(yè)化鋰電池熱失控全過(guò)程的精準分析與早期預警。相關(guān)研究成果日前在線(xiàn)發(fā)表于《自然·通訊》。
電池熱失控是制約電動(dòng)汽車(chē)與新型儲能規?；l(fā)展的瓶頸。導致電池熱失控的根源是電池內部一系列復雜且相互關(guān)聯(lián)的“鏈式副反應”，從局部短路到大面積短路，電池內部溫度快速提升，可高達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熱失控演變機制，并提出早期預警策略，以防止爆炸事故的發(fā)生。而溯源電池熱失控發(fā)生的內在誘因，厘清各分步反應之間的耦聯(lián)關(guān)系，揭示熱失控主導機制與動(dòng)力學(xué)規律，前移熱失控預警時(shí)間窗口，是從根本上解決儲能安全問(wèn)題的核心。
然而，由于電池的密閉結構和內部復雜的反應機制，電池內部核心狀態(tài)參量檢測的準確性和實(shí)時(shí)性無(wú)法保證。如何科學(xué)、及時(shí)、準確地預判電池安全隱患，成為當前一個(gè)國際性科學(xué)難題。
為此，該團隊開(kāi)發(fā)了一種可植入電池內部的多模態(tài)集成光纖原位監測技術(shù)，設計并成功研制出可在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)現了對電池熱失控全過(guò)程內部溫度和壓力的同步精準測量，攻克了熱失控極端環(huán)境下溫度與壓力信號相互串擾的難題，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)現了觸發(fā)電池熱失控鏈式反應的特征拐點(diǎn)與共性規律，實(shí)現了對電池內部微觀(guān)“不可逆反應”的精準判別，為快速切斷電池熱失控鏈式反應、保障電池在安全區間運行提供了重要手段。
研究人員表示，未來(lái)可以實(shí)現一根光纖在電池的多個(gè)位置同時(shí)監測溫度、壓力、折射率、氣體組分和離子濃度等多種關(guān)鍵參數。光纖傳感技術(shù)與電池的結合將會(huì )在新能源汽車(chē)、儲能電站安全檢測等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
