近日，暨南大學(xué)郭團(tuán)教授團(tuán)隊(duì)和法國科學(xué)院院士、英國皇家學(xué)會(huì)外籍院士、歐洲科學(xué)院院士、法國電化學(xué)儲(chǔ)能聯(lián)盟會(huì)長Jean-MarieTarascon教授團(tuán)隊(duì)合作在電池內(nèi)部電化學(xué)動(dòng)力學(xué)及其電化學(xué)成分演化狀態(tài)的原位檢測領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。
成果以“Monitoringbatteryelectrolytechemistryviain-operandotiltedfiberBragggratingsensors”為標(biāo)題發(fā)表于Energy&EnvironmentalScience期刊上（IF：38.53），第一作者為黃加強(qiáng)博士，通訊作者為郭團(tuán)教授和Jean-MarieTarascon教授（法國科學(xué)院院士、英國皇家學(xué)會(huì)外籍院士、歐洲科學(xué)院院士）。
該聯(lián)合團(tuán)隊(duì)展示了傾斜光纖光柵(tiltedfiberBragggrating,TFBG)傳感器可同時(shí)測量電池（18650型號）內(nèi)部溫度和折射率變化，實(shí)現(xiàn)了對電池充放電過程中電解液和電解液的時(shí)空演變過程的實(shí)時(shí)原位檢測。該研究首次通過微粒誘導(dǎo)的光學(xué)散射和吸收效應(yīng)實(shí)現(xiàn)電解液濁度高精度測量。利用TFBG可同時(shí)獲取電池內(nèi)部溫度、電解液折射率和濁度信息，為分析電化學(xué)反應(yīng)路徑，準(zhǔn)確評估電池容量衰減，提供了有效方法。
電池是從傳統(tǒng)化石燃料向綠色新能源發(fā)展的重要儲(chǔ)能設(shè)備。在電動(dòng)汽車日益普及和儲(chǔ)能電站加速建設(shè)的推動(dòng)下，電池大規(guī)模使用引發(fā)的安全性和可靠性等問題成為各國政府和人們關(guān)注的焦點(diǎn)。現(xiàn)有的電池外部檢測技術(shù)集中在外部測量，主要通過電流、電壓和表面溫度來評估電池性能和安全性，無法實(shí)現(xiàn)電池內(nèi)部核心狀態(tài)信息的直接獲取，不易發(fā)現(xiàn)電池內(nèi)部安全隱患。探索可植入電池內(nèi)部的原位檢測技術(shù)，為電池實(shí)際使用過程中提供實(shí)時(shí)精準(zhǔn)檢測技術(shù)，已成為世界各國科研人員的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。
為了解決上述問題，暨南大學(xué)郭團(tuán)教授團(tuán)隊(duì)和法國科學(xué)院院士Jean-MarieTarascon教授團(tuán)隊(duì)合作聯(lián)合研制出面向電池內(nèi)部電化學(xué)原位測量的傾斜光纖光柵多參量傳感器。
這一研究成果展示了傾斜光纖光柵原位、實(shí)時(shí)測量電解液狀態(tài)和電化學(xué)反應(yīng)過程的可行性和準(zhǔn)確性。以18650鈉離子電池為測量對象，研究證明了單個(gè)傾斜光纖光柵能夠同時(shí)在電池內(nèi)監(jiān)測溫度、折射率和濁度信息。并進(jìn)一步利用時(shí)間分辨的折射率變化信號，驗(yàn)證了該技術(shù)評估電解液老化的可行方案。
最后，該研究證明了這一技術(shù)可用于分析評估電池容量損失，從而為電池性能分析與安全狀態(tài)評估提供新手段。
上述研究獲得國家自然基金重點(diǎn)項(xiàng)目（62035006）和廣東省特支計(jì)劃科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才（2019TX05X383）的資助。
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