作者：Aalyia Shaukat，特約作家

華威大學(xué)的科學(xué)家們開(kāi)發(fā)了一種新方法，通過(guò)部署原位傳感器系統(tǒng)來(lái)測(cè)量鋰離子 (Li-ion) 電池的熱特性。在最近發(fā)表于Electrochimica Acta的一篇論文中，對(duì)該技術(shù)的測(cè)試表明，可應(yīng)用于商用 18650 電池的最大充電電流實(shí)際上是制造商規(guī)格的 6.7 倍，從而使標(biāo)稱充電時(shí)間減少了五倍。使用常見(jiàn)的恒流恒壓 (CC-CV) 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了更快的充電時(shí)間，而不會(huì)冒熱失控和永久損壞電池的風(fēng)險(xiǎn)。

常見(jiàn)的充電技術(shù)充電或?qū)?a href="http://www.makelele.cn/tags/電流/" target="_blank">電流饋入電池會(huì)迫使陰極電極處的鋰離子返回陽(yáng)極，使其具有足夠的電化學(xué)電勢(shì)來(lái)為外部電路充分供電。自然地，給電池充電會(huì)導(dǎo)致溫度升高，進(jìn)而增加電解質(zhì)分解的速度。內(nèi)部電解質(zhì)的這種分解會(huì)導(dǎo)致氣體積聚，從而導(dǎo)致潛在的災(zāi)難性壓力升高。此外，將電池充電至超過(guò)規(guī)定電壓會(huì)導(dǎo)致陽(yáng)極上過(guò)多的鋰金屬鍍層，從而刺穿隔膜材料，從而導(dǎo)致短路，使電池?zé)o法正常工作。

為了防止過(guò)度充電，經(jīng)常使用 CC-CV 充電控制器。該策略涉及以恒定電流（通常設(shè)置為最大電池額定值的 10%）為鋰離子電池充電，直到達(dá)到預(yù)定電壓水平，然后提供恒定電壓，直到電池幾乎沒(méi)有電流消耗。智能充電 IC 通過(guò)感應(yīng)溫度升高并相應(yīng)地調(diào)整充電電流和電壓來(lái)增加另一層復(fù)雜性，從而延長(zhǎng)電池壽命。

原位傳感在電池內(nèi)部進(jìn)行溫度測(cè)試是確定鋰離子電池可以處理的電流量的更精確和準(zhǔn)確的方法。Warwick Manufacturing Group (WMG) 的團(tuán)隊(duì)通過(guò)將光纖布拉格光柵 (FBG) 元件安全地插入電池中來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，而不會(huì)造成有害的化學(xué)失衡。FBG 傳感器由一小段反射特定波長(zhǎng)光的光纖組成。反射波長(zhǎng)會(huì)隨著外部壓力源的變化而變化；因此，從 1,545 nm 標(biāo)稱波長(zhǎng)觀察到的偏移與溫度偏移直接相關(guān)。FBG 熱傳感器穿過(guò)鋁管，然后插入氟化乙烯丙烯 (FEP) 熱縮材料中，以承受電氣、化學(xué)、和騎自行車的機(jī)械壓力源。參比電極由包裹在隔膜材料中的一條鋰箔組成，以防止其與電極材料發(fā)生反應(yīng)。

在循環(huán)測(cè)試期間，該小組注意到18650 電池的核心和罐之間的溫度升高了 5 ° C；考慮到制造商指定的最大安全限制為 60 ° C，這是一項(xiàng)重要發(fā)現(xiàn)。進(jìn)一步的測(cè)試表明，即使充電速度顯著提高，電池仍將遠(yuǎn)低于熱失控閾值。當(dāng)然，這是以犧牲電池壽命為代價(jià)的。?

“這項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)準(zhǔn)備好應(yīng)用于商用電池，但我們需要確保車輛上的電池管理系統(tǒng)以及電動(dòng)汽車的基礎(chǔ)設(shè)施能夠適應(yīng)可變充電率，其中包括這些新的更精確調(diào)整的配置文件/限制，”第一作者 Tazdin Amietszajew 博士說(shuō)。原位熱傳感技術(shù)可應(yīng)用于各種電池充電和監(jiān)控應(yīng)用。溫度傳感已被用作評(píng)估充電/放電條件下電池狀態(tài)的關(guān)鍵參數(shù)。

圖片來(lái)源：華威大學(xué)

審核編輯 黃昊宇