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南方科技大学港微电子学院|电池传感领域获进展

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2024-01-05 02:11:59
近日,南方科技大学深港微电子学院助理教授曾玉强课题组在电池传感领域取得新进展。相关成果发表于《自然—通讯》

《自然—通讯》
锂离子电池是手机、电动汽车等产品的核心储能器件。极端温度等情况容易造成电池的过早衰减和热安全问题。深入理解电池衰减机制是提升实际应用中电池寿命、安全性及可靠性的关键,这依赖于先进的电池传感技术。目前,多种传感信号已被用于电池监测,然而大多数现有传感技术具有复杂、嵌入式和定性的特点,难以长期获取商业电池的定量衰减信息。 

在该研究中,研究人员利用了电池热导率对电池结构变化的强依赖性,将其作为电池衰减的定量指标。根据建立的电池热导率模型,研究人员发现电池的两种主要衰减机制对于其热导率有着相反的影响,析锂会降低负极颗粒与隔膜之间的紧缩热阻而提高电池热导率,电解液消耗则会降低流体部分的有效热导率而降低电池热导率。通过一系列标定实验,研究人员验证了这一定量模型的准确性。 

在此基础上,研究人员开发了基于贴片式热导率传感器的测量方案,用于电池衰减的非嵌入式监测和定量评估。概念验证研究表明,研究人员的方法可以定量区分锂沉积以及与副反应和锂沉积相关的电解液消耗。该研究所开发的热传感方法具有简单、非嵌入式和可量化的特点,能够实时监测真实世界的电池衰减,并且准确量化不同的衰减源,为基于非嵌入式热导率传感器的电池衰减定量评估打开了大门。


相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41467-023-43808-9

近日,南方科技大学深港微电子学院助理教授曾玉强课题组在电池传感领域取得新进展。相关成果发表于《自然—通讯》

《自然—通讯》
锂离子电池是手机、电动汽车等产品的核心储能器件。极端温度等情况容易造成电池的过早衰减和热安全问题。深入理解电池衰减机制是提升实际应用中电池寿命、安全性及可靠性的关键,这依赖于先进的电池传感技术。目前,多种传感信号已被用于电池监测,然而大多数现有传感技术具有复杂、嵌入式和定性的特点,难以长期获取商业电池的定量衰减信息。 

在该研究中,研究人员利用了电池热导率对电池结构变化的强依赖性,将其作为电池衰减的定量指标。根据建立的电池热导率模型,研究人员发现电池的两种主要衰减机制对于其热导率有着相反的影响,析锂会降低负极颗粒与隔膜之间的紧缩热阻而提高电池热导率,电解液消耗则会降低流体部分的有效热导率而降低电池热导率。通过一系列标定实验,研究人员验证了这一定量模型的准确性。 

在此基础上,研究人员开发了基于贴片式热导率传感器的测量方案,用于电池衰减的非嵌入式监测和定量评估。概念验证研究表明,研究人员的方法可以定量区分锂沉积以及与副反应和锂沉积相关的电解液消耗。该研究所开发的热传感方法具有简单、非嵌入式和可量化的特点,能够实时监测真实世界的电池衰减,并且准确量化不同的衰减源,为基于非嵌入式热导率传感器的电池衰减定量评估打开了大门。


相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41467-023-43808-9