(相关资料图)

华威大学WMG的研究人员开发了一种新的直接，精确的锂离子电池内部温度及其电极电位测试，发现电池安全充电的速度比目前建议的充电限制快5倍。新技术在电池正常运行期间就地工作而不会影响其性能，并且已经在标准的市售电池上进行了测试。这种新技术将促进电池材料科学的进步，灵活的电池充电速率，新电池材料/技术的热和电气工程，并且它有可能帮助设计用于高性能应用的能量存储系统，例如赛车和电网平衡。

如果电池过热，则会对电解液造成严重损坏，甚至可能导致电解液分解形成气体而非易燃并导致压力增大的危险情况。阳极的过度充电会导致如此多的锂电镀，从而形成金属枝晶并最终刺穿隔板，导致阴极内部短路并随后发生灾难性故障。

为了避免这种情况，制造商根据他们认为的关键温度和要避免的潜在水平规定了电池的最大充电速率或强度。然而，到目前为止，电池内部温度测试(以及获得每个电极电位的数据)已被证明是不可能或不切实际的，而不会显着影响电池性能。

制造商不得不依赖有限的外部仪器。这种方法显然无法提供精确的读数，这使得制造商对最大充电速度或强度分配了非常保守的限制，以确保电池没有损坏或最坏情况遭受灾难性故障。

然而，华威大学WMG的研究人员一直在开发一系列新方法，可以对各种格式和目的地的锂离子电池进行直接，高精度的内部温度和“每电极”状态监测。这些方法可以在电池正常运行期间使用而不会影响其性能，并且已经在市售的汽车级电池上进行了测试。通过这些方法获得的数据比外部传感更加精确，并且WMG已经能够确定现在可用的市售锂电池的充电速度至少比当前建议的最大充电速率快五倍。

领导这项研究的WMG研究员Tazdin Amietszajew博士说：“这可以为赛车等领域带来巨大的好处，这些领域可以从推动性能限制中获得明显的好处，但同时也为消费者创造了巨大的机会。随着整体电池续航时间的增加，充电速度越来越快，但许多消费者会欢迎能够在需要较短的行程时间时快速为车辆充电，然后在其他时间切换到标准充电时间。充电策略的灵活性可能甚至/更进一步帮助消费者从电力公司的财务激励中获益，这些电力公司寻求使用连接到电网的车辆来平衡电网供应。

“这项技术现已准备好应用于商用电池，但我们需要确保车辆上的电池管理系统以及用于电动汽车的基础设施能够适应可变充电速率，包括这些新的更精确调整简档/限制“。

WMG研究人员为这种新型直接原位电池感应开发的技术采用微型参考电极和穿过定制应变保护层的光纤布拉格光栅(FBG)。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。结果是一种装置可以直接接触电池的所有关键部件，并承受电池工作期间造成的电气，化学和机械应力，同时仍能实现精确的温度和潜在的读数。

WMG副教授Rohit Bhagat博士也是该论文的一位研究人员说：“这种方法为我们提供了一种新的仪器设计，可用于商用18650电池，可最大限度地减少对电池几何形状的不利和以前不可避免的改变。该设备包括一个-stitu参比电极与光纤温度传感器相结合。我们相信，也可以开发类似的技术用于袋式电池。“

“我们WMG的研究小组一直致力于解决这个问题，并且这是我们第一次出版。我们希望明年能够在其他创新方法上发表我们的工作来应对这一挑战。”

关键词：