电子科技大学胡潇然：锂离子电池智能传感技术-北极星储能网

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锂离子电池在热失控过程中，通常伴有压力、气压、化学气体的产生，传感技术也主要围绕这几方面进行展开。

——电子科技大学电子科学技术与工程学院副研究员胡潇然

2023年10月31日至11月2日，SNEC第八届(2023)国际储能技术和装备及应用(上海)大会在上海举行。会上，电子科技大学电子科学技术与工程学院副研究员胡潇然博士带来题为“锂离子电池智能传感技术”的分享。

他指出，近些年锂离子起火爆炸事件频发，引起人们对锂离子电池安全性的关注。根据应急管理部的统计，截止2021年我国由锂电池引发的火灾是总量的10%以上。在二十大报告中，习总书记也提到，锂电池安全到未来科技进步和国家能源安全。

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锂离子电池火灾发生的主要是由于热失控带来的安全风险和隐患。热失控是因为锂电池本身机械滥用或电池故障引起的内部急剧温升，造成电解液燃烧，触发链式反应，从而引起电池起火爆炸等安全事故。由于锂离子电池本身是黑箱模型，传感器是不方便或较难进行内部植入的，因此，热失控的风险是不可知的。要针对热失控进行风险管控，最直观的方法是温度检测，即对锂离子电池本身工作温度的检测。

锂离子电池在热失控的过程中不只是温度异常，通常伴有压力、气压、化学气体的产生，事故是由多种因素诱发或耦合导致的，传感技术也主要围绕这几方面进行展开。目前，锂离子电池的动态进展主要是分为外置和内置两种技术。外置传感器可理解为放在电芯外面、PACK组的里面，常见的是热电耦光纤的温度传感器以及一些压力传感器。但这类传感器存在一些问题，一般来说器件不是定制化的，功能相对比较单一，体积过大。锂离子电池本身诱发的安全风险是由内到外的，所以在外部监测时会出现响应延迟和精度偏低，同时预测精度需要进步提升。内置传感器是针对锂离子电池里面特征的活性结构进行开发的，包括温度、压力、气体、气压，这类传感器通常植入在锂离子制作过程中。但它的缺点是集成程度较低，锂离子电池里面有大量的电解液，可能造成传感器的封装失效，进而导致传感器伴随着电池生命周期循环时候的失效。

针对上述问题，他提出了几种传感技术。

一是集成度高的传感阵列，尝试把压电传感器的薄膜，以及一个薄膜晶体管的阵列，阵列是电容传感器结合到一起。

二是基于磁电复合材料锂电池外置的冲击传感器，这是通过换用磁电复合材料，测量时以非接触形式，对锂电池充放电时电流产生的磁场进行测量，通过磁场转换成应变，再从应变转换成变流或者变荷的机制进行采样。

三是通过高通量合金的筛选制作的锂离子内部合金传感器。传统的传感器基本上是机遇铂金贵金属制备的，成本比较高。内部合金传感器的锂电池集流体大部分是用铜来做的，但铜的测量精度偏低，所以又选用镍进行温度系数的矫正。通过磁控溅射的方法，直接在集流体上集成了温度传感模组，完成模组之后涂活性材料，这就可以实现锂离子电池内部温度实时无损的监测。

（北极星储能网根据现场速记整理，未经嘉宾审核）

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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