近期，中国科学技术大学苏州高等研究院的潘挺睿教授与常煜研究员携手中国科大谈鹏教授团队，并与中国科学院深圳先进技术研究院的唐永炳教授及张帆研究员团队联合，成功研发出一种高效稳定的锂离子电池原位膨胀力监测技术。该研究成果已在《国家科学评论》期刊上发表。
锂离子电池凭借高能量密度和出色的循环寿命，已成为电动汽车及储能系统的关键组件。然而，锂枝晶生长和固体电解质界面（SEI）膜生长等问题对电池的安全性和使用寿命构成了严重威胁。为了提前预警和精确监测这些问题，科学家们一直致力于开发一种能够在电池内部原位检测枝晶和SEI膜生长过程中膨胀力变化的技术。
传统的监测方法，如植入式光纤监测，存在系统体积庞大、光纤力学性能不佳等局限；而柔性压力传感器在电池内部的腐蚀性电解液环境中，长期稳定性也面临挑战。为了解决这些难题，研究团队创新性地开发了一种基于一体式离电传感技术的新型原位监测方案。
这种新技术利用锂离子电池自身的电解液和材料构建传感界面，无需额外的封装步骤，即可实现高精度的压力监测。这种设计与电池材料高度兼容，有效解决了传统柔性压力传感器在腐蚀性环境中的稳定性问题。实验证明，该技术能够灵敏地响应帕斯卡级别的膨胀力变化，并在电池内部稳定工作超过一个月。
研究团队通过一体式离电传感技术，成功捕捉到了锂枝晶不可逆沉积引起的压力曲线不对称性和峰值变化。为了进一步验证技术的有效性，团队进行了400周的充放电循环加速老化实验。实验结果显示，因SEI层增厚和锂枝晶生长导致的压力累积与电池容量的衰减趋势高度一致。这一发现为智能电池的设计提供了新的思路。
该技术的低成本、高精度和长寿命特性，使其在车载电池管理系统中具有广阔的应用前景。通过实时监测电池内部的膨胀力变化，该技术有望为电动汽车的安全运行提供有力保障，同时也有助于提升电池的整体性能和使用寿命。
