近日,北京理工大学先进结构技术研究院教授陈浩森团队在Nature杂志发表研究论文,另辟蹊径交出“智能电池”新答卷。
据介绍,为确保商用电池安全运行,及时获取电池内部信号并实现早期故障诊断与预警至关重要。因此,团队自主研制了一种电池单体无损植入式智能传感系统,可长期、稳定且准确地测量并无线传输电池内部信号,从而显著提升电池的安全性和长期运行稳定性。
近年来,能源电池技术发展迅猛,但安全问题日益凸显,对新能源汽车、储能系统等领域发展构成重大挑战。而传统外部传感技术难以满足电池内部风险信号的早期精准识别,使得植入式内部传感技术备受期待。陈浩森团队历经十余年多学科交叉攻关,另辟蹊径,设计了一种小型化、低功耗的植入式传感系统,可以精确地感知和无线传输锂离子电池内部的温度和应变信号。该植入式传感系统可以较早地识别出电池内部异常温度和应变信号,从而提高了锂离子电池的安全性。
未来,团队将聚焦完善专用科学仪器,围绕内部植入传感“Lab-in-chip”思路,提供揭秘电池内部“黑箱”的无损科研工具,构建数字孪生电池,结合自主研制的电池多尺度仿真软件,解析“电池指纹”实现电池状态精准预测,融合智能传感、计算软件与AI算法,实现电池“早预警、早处置”的本质安全。这将推动能源电池智能传感在储能电站、电动汽车的落地应用,推动行业迈向更安全、更可持续的未来。
该工作得到了国家重点研发计划“储能锂离子电池智能传感技术”(项目编号:2021YFB2401900)、国家自然科学基金委、北京市科委资助。