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手机爆炸、电动汽车行驶或充电进程中的火警变乱在糊口中常常可见，让人们在享受锂电池带来的便当的同时，也担忧其在平安方面的严重问题。若何下降这一风险？近日，中国科学手艺年夜学传授孙金华、研究员王青松团队与暨南年夜学传授郭团团队研制出一款可植入电池内部的高精度光纤传感器。相干研究功效日前在线颁发在《天然-通信》。“这款高精度光纤传感器能够在1000摄氏度的高温、高压情况下一般工作，同步丈量出电池热掉控全进程内部温度和压力，为快速堵截电池热掉控链式反映供给预警手段。”王青松向《中国科学报》引见。破解国际性科学困难 手机、笔记本电脑、电动自行车、电动汽车中都有一个要害部件——锂离子电池。跟着全球规模内能源危机的呈现、“双碳”方针的驱动，锂离子电池财产敏捷成长。但是，锂离子电池经常会产生爆炸，也就是热掉控，这是要挟电池平安的“癌症”，是限制电动汽车与新型储能范围化成长的瓶颈。研究注解，电池热掉控源在电池内部一系列复杂且彼此联系关系的“链式反映”。“这能够从电池内部和外部两方面会商。从内部来看，电池由正负极、电解液、隔阂等构成，此中电解液和隔阂都是易燃物，正负极和电解液在必然温度下又会发生化学反映，进而发生热量和可燃气体。也就是说，电池内部自己就是一个热不不变的系统。”王青松说。从外部来看，电池在利用进程中轻易呈现各类外部滥用：电滥用，如过充、过放等；热滥用，如高温、局部发烧等；机器滥用，如撞击、挤压等。这些外部滥用会形成电池内部材料产生一系列连锁化学反映，电池内部温度快速晋升，最高可达800摄氏度，致使电池起火或爆炸。若何科学、实时、正确地预判电池平安隐患，是当前电池平安范畴的国际性科学困难。为霸占这一困难，研究团队提出一种可植入电池内部的高精度光纤传感器，在国际上率先实现对贸易化锂电池热掉控全进程的精准阐发与提早预警。《天然-通信》的一名审稿专家评价道，“该研究有助在电池健康状况监测，并在不成逆侵害前发出预警旌旗灯号。”玲珑光纤及时监测电池健康状况 将光纤植入电池，并不是王青松等人初创。因光纤传感用具备体积小、分量轻、耐受高温高压、耐受电解液侵蚀等劣势，前人将其植入电池。但他们首要丈量的是电池轮回进程中的内部参数，从未涉足电池热掉控监测范畴。因而，王青松等人想将光纤植入电池内部，以监测电池热掉控进程，并摸索电池内部参数可否为电池热掉控预警供给新思绪。研究思绪有了，做起来却很是难，由于现有的年夜大都光纤传感器没法在热掉控进程中“幸存”。王青松注释说，电池热掉控进程中，内部压力高达2MPa、温度高达500至800摄氏度，在这类高温高压的冲击下，光纤旌旗灯号会中止，没法测得电池内部温度和压力数据。研究的要害是开辟一款“硬朗”的光纤传感器。他们与郭团团队结合攻关，屡次改良光纤布局，展开热掉控尝试，频频点窜和验证，终究经由过程对光纤进行套管庇护，在包管内部旌旗灯号传输的同时处理了光纤轻易断的困难。“这款高精度光纤传感器总长度12毫米、直径125毫米，可以或许植入贸易18650电池，及时监测电池热掉控时代的内部温度和压力影响。”王青松向《中国科学报》引见了光纤传感器的布局。比拟现有的外部监测手艺，内部光纤传感手艺更具有实时性、矫捷性。“就比如人们得病，当感知到痛苦悲伤时，常常为时已晚。这就像电池外部特点的转变一般都是滞后的。”王青松注释道，“而去病院体检，能够经由过程CT等看到内部器官转变，从而预知疾病的产生，并经由过程医治手段禁止疾病进一步成长。但这类年夜型装备体积重大，没法随时随地监测内部状况转变。假如在人体内植入芯片，便可以做到及时跟踪预警。就像在电池内部植入光纤传感器，能够做到及时监测预警。” « 1 2 »
