重慶科研團隊成功“撬開”鋰電池“黑箱”
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收藏5月19日,兩江協同創新區傳來重磅消息,華東師范大學重慶研究院曾和平教授團隊,成功研發出一款全新檢測技術——瞬態干涉光譜技術,成功“撬開”鋰電池的“黑箱”,實現了對電池內部狀態的實時、精准觀測。
我們日常使用的手機、電動車、充電寶,核心部件包括鋰電池。但長期以來,鋰電池有一個最大的短板:它是一個完全封閉的“黑箱”。電池在充電、放電過程中,內部材料如何變化、有沒有產生損耗、隱患故障從何而來,我們從外部完全看不見。電池用久了為什麼不耐用、突然鼓包、發熱甚至出現安全隱患,缺少直觀、精准的判斷依據。
瞬態干涉光譜技術,能有效解決“黑箱”難題。據介紹,該技術用全新激光探測原理實現突破,科研人員通過3束飛秒激光,在空氣中構建出數微米寬的超細等離子體光柵通道,高度聚集激光能量,形成超強極端電場。該電場可讓激光精准作用於電池材料,可控打斷內部分子鍵、觸發微觀物理反應。科研人員通過分析原子、離子碎片光譜,就能精准還原電池內部材料的化學狀態和細微變化。
通俗來說,這項技術就像給鋰電池裝上了“高清內窺鏡”,能清晰區分電池內部有益的活性鋰化合物,以及有害的氧化鋰副產物。據介紹,氧化鋰是鋰電池衰減老化的主要誘因,會直接導致電池續航縮水、內阻升高,嚴重時還會引發熱失控、起火等安全事故。
為進一步提升檢測精准度,團隊將該技術與機器學習深度融合,實現了智能化精准檢測。這套系統可精准識別電池內部低至0.3%的鋰濃度細微變化,識別准確率高達94.7%,能提前捕捉電池隱性損耗和早期故障,實現安全風險前置預警。
相較於傳統檢測手段,該技術適配性極強,不受材料形態限制,可對薄膜、厚電極、粉末等各類電池材料,以及固、液、氣多形態樣品開展檢測,廣泛適用於各類新材料體系。
據悉,目前,該技術成果已以封面論文形式,刊發於國際能源領域頂級期刊《能源與環境科學》(Energy & Environmental Science)。業內權威評價,該技術填補了行業長期空白,為電池高精度、高效率故障診斷和狀態監測,開辟了全新的技術道路。(新重慶-重慶日報記者 申曉佳)
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