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新型锂电池安全保障技术 breakthrough
责编：陈凯欣
2025-05-16
随着能源技术的快速发展，电池应用领域的安全性问题日益受到关注。近期一项研究表明，北京理工大学的研究团队在锂电池安全监测领域取得了显著进展。
传统电池外部传感技术难以准确捕捉内部风险信号，而植入式内部传感技术虽然被视为潜在解决方案，但现有欧美方案仍面临诸多技术瓶颈，包括破坏电池密封结构、电磁屏蔽影响信号传输、长期稳定性不足以及与工业化生产兼容性差等问题。
北京理工大学陈浩森教授团队经过十余年跨学科研究，成功提出了一套创新性的解决方案。该方案具有四大核心优势：首先，通过研发50微米薄膜耐化学/电化学腐蚀传感器，解决了长期监测与电池内部腐蚀环境相容性问题；其次，开发了兼容工业化制造流程的无损植入工艺，确保了传感器植入后电池全生命周期的稳定性；第三，创新设计基于载波传输的微型通信芯片，突破了电磁屏蔽对信号传输的影响；最后，构建了数据驱动分析模型，实现了单体电池内部故障的早期预警。
研究人员成功设计出一种小型化、低功耗的植入式传感系统。该系统能够精确感知并无线传输锂离子电池内部温度和应变信号，在100Ah方形磷酸铁锂电池测试中展现出色性能，包括超低功耗和高循环稳定性（容量保持率高达93.74%）。此外，通过分析内部应变信号，成功实现了电极断裂位置的准确定位。结合新型温控传感技术和内短路监测方法，可有效识别电池异常温度和应变信号，显著提升锂电池安全性。
未来研究方向将围绕三个目标展开：一是开发专用科研仪器，为揭示电池内部机制提供无损检测工具；二是构建"数字孪生电池"模型，结合自主开发的多尺度仿真软件实现精准预测；三是研制本质安全电池，融合智能传感、计算模拟和人工智能算法，实现电池运行状态的实时监测与风险预警。这一突破性成果将推动储能电站和电动汽车领域锂电池技术的安全性和智能化水平迈上新台阶。
