新传感器显示锂离子电池可以安全地充电5倍

时间：2021-08-02 15:52:06 来源：

这是锂电池温度传感器。WMG，华威大学

WMG的研究人员在WMG在WMG在沃里克大学开发了一种新的直接，精确测试锂离子电池的内部温度及其电极电位，发现电池可以安全地充电，比当前推荐的充电限制快3倍。新技术在电池正常运行期间原位起转，而不会阻碍其性能，并在标准商业上的电池上进行了测试。这种新技术将实现电池材料科学的进步，灵活的电池充电率，新电池材料/技术的电气和电气工程，它有可能帮助设计高性能应用的能量存储系统，如汽车赛车和电网平衡。

如果电池被加热加热，它可能会对其电解质风险造成严重损伤，并且甚至可以导致电解质破裂以形成气体而不是易燃的危险情况，并导致显着的压力积聚。阳极的过充电可以导致如此多的锂电镀，即它形成金属树枝状体，最终刺穿分离器，导致内部短路与阴极和随后的灾难性故障。

为了避免这种情况，制造商根据他们认为是避免的关键温度和潜在水平的基础，规定了电池的最大充电率或强度。然而，直到现在电池中的内部温度测试（以及每个电极电位上的数据）已经证明是不可能的或不切实际的，而不会显着影响电池性能。

制造商必须依靠有限的外部仪器。这种方法显然无法提供精确的读数，该读数具有LED制造商在最大充电速度或强度上分配非常保守的限制，以确保电池不会受损或最坏情况受到灾难性的故障。

然而，WMG在华威大学的研究人员一直在开发一种新的方法，允许直接，高精度的内部温度和各种格式和目的地的锂离子电池的“每电极”状态监测。这些方法可以在电池的正常操作期间使用，而不会阻碍其性能，并且已经在市售的汽车级电池上进行了测试。通过这种方法获取的数据比外部传感更精确，并且WMG已经能够确定今天可用的市售锂电池可以比当前推荐的最大电荷率快至少五倍。

WMG研究人员本月（2018年2月）在着名的情况下发表了他们的研究？ Journal Electrochimica Acta在题为“了解使用仪器商业18650高能量锂离子电池的仪表迅速充电的限制”。

曾在这项研究领导的WMG研究员Tazdin Amietszajew博士说：

“这可能为赛车等领域带来巨大的益处，这将获得明显的利益，从能够推动性能限制，但它也为消费者和能源存储提供商创造了大量的机会。始终以牺牲整体电池寿命为代价的更快充电，但许多消费者欢迎在需要短途旅行时间时快速充电的能力，然后在其他时间切换到标准充电期间。在充电策略方面的灵活性甚至可能/进一步下行，帮助消费者从寻求使用连接到网格的车辆平衡网格供应的电力公司的财务激励措施中受益。“

“这项技术已准备好现在申请商业电池，但我们需要确保车辆上的电池管理系统，以及所投入电动车辆的基础设施，能够适应可变的充电率，包括这些新的更精确调整的可变充电率个人资料/限制“

该技术WMG研究人员已经开发了这种新的直接原位电池传感，采用微型参考电极和光纤布拉格光栅（FBG）穿过定制应变保护层。在纤维上施加氟化乙烯丙烯（FEP）的外壳，从腐蚀性电解质中加入化学保护。结果是一种可以直接接触电池的所有关键部件，并且在电池操作期间造成电气，化学和机械应力的耐受，同时仍然能够实现精确的温度和潜在读数。

WMG副教授Rohit Bhagat博士也是本文的一名研究人员：

“该方法给了我们一种新颖的仪器设计，用于商业18650Cells，可最大限度地减少对细胞几何形状的不利和预先不可避免的改变。该装置包括与光纤温度传感器耦合的原位参考电极。我们相信，也可以在袋细胞中开发类似的技术。“

“WMG的研究小组一直在努力解决这个问题的技术解决方案，这只是我们引起的第一个技术。我们希望在明年内发布我们对其他创新方法的工作。“

出版物：Tazdin Amietszajew等，“了解使用仪器商业18650高能量锂离子电池的快速充电的限制，”Illoctionica Acta，2018年2月10日，第346-352页，第346-352页。 DOI：10.1016 / J.ECTACTA.2018.01.076

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