锂电池

在1.5MHz衰减信号中观察到充电曲线上的3.46V和3.64V以及放电曲线上的3.40V和3.59V的氧化还原峰，反映出石墨负极锂嵌入及NMC622正极的相变，是锂电池运行与性能的关键过程。

荧光光谱集成用于锂电池运行过程中锂离子特征监测的示意图。

该时间被认为足以采取纠正措施，从而提升锂电池的运行安全性。

这些关于电池机械状态的信息可用于优化锂电池运行过程中的充放电策略。

这些传感器可以放置在锂电池表面，也可以嵌入电池内部。

将由压电/热释电PVDF-TrFE(聚偏氟乙烯-三氟乙烯)材料制成的锂电池压力/温度监测微薄膜传感器(LiBPTMS)集成到锂电池系统中，可实现压力和温度参数的实时监测。

光纤传感器在锂电池监测中的性能示意图。

在真实的电网储能系统(BESS)条件下进一步验证显示，当在检测到氢气后及时停止充电，未观察到烟雾或火灾，表明此方法可实现早期安全预警，是一种具有可扩展性和成本效益的锂电池监测手段。

安培型H₂传感器在锂电池监测中的制备与性能示意图。

热电偶(TC)、热敏电阻(如热敏电阻器)以及电阻温度检测器(RTD)是锂电池监测中常用的温度传感器。

用于锂电池监测的MEMS传感器技术的制造与集成示意图。

磁传感器在锂电池监测中的结构设计与性能示意图。

这些传感器是各种锂电池产业和研究领域中广泛应用的成熟技术，通常被视为特定锂电池监测中的标准或常规解决方案。

光纤传感器可通过分析透射、反射、荧光或吸收光的光谱漂移，实现对锂电池温度、应变、压力以及离子浓度等参数的实时监测。

本文综述了先进传感器技术在电池管理系统(BMS)中的核心功能，并强调了其在提升智能锂电池性能、寿命与本征安全性方面的重要意义。

该传感器采用印刷制备，展现出对锂电池性能优化的巨大潜力(图14A–F)。

通过持续的协作与探索精神，我们能够进一步优化锂电池的性能与安全性，从而稳固环保与能源安全社会的根基。

研究展示了该传感器在监测锂电池循环过程中的厚度变化方面具有出色的灵敏度与耐久性。

例如，一种具有“夹层”结构的安培型H₂传感器已被证实在锂电池安全监测中具有显著潜力。

通过监测应变水平，这些传感器能够对可能危及锂电池安全与性能的机械应力发出早期预警。

所设计的TFRTD在不同电流速率下的30–80°C范围内，实现了对锂电池内部加热过程的实时监测，表现出显著潜力。

此外，锂电池内部恶劣的化学环境可能导致热敏电阻材料降解，潜在释放有害物质，从而影响电池性能。

然而，锂电池内部的恶劣环境(如电解液的腐蚀性、电极反复膨胀/收缩以及显著的温度梯度)可能导致传感器材料的降解(如封装层脱层)。

该技术通过随时间测量UV–vis光谱的变化，可对锂电池内部化学反应过程进行实时监控，进而预测电池剩余寿命。

纳米技术、小型化、机器学习算法和无线传感器网络的进步推动了锂电池传感器技术的创新潜力，这些有助于提高传感器性能。

综上所述，锂电池传感器技术的发展道路本质上融合了潜力、挑战与机遇。

要有效释放锂电池传感器技术的全部潜力，解决这些问题至关重要。

开发锂电池传感器面临的主要挑战包括小型化、功耗、成本效益和可扩展性，以及与现有电池管理系统的兼容性。

该研究实现了电解液泄漏的早期检测和锂电池的实时健康监测，从而在充放电周期中预防潜在的安全问题和热失控事件。

锂电池中的压力传感器能够为热失控提供早期预警，从而降低灾难性故障或爆炸的风险。

集成的传感器难以从锂电池中分离，在填埋处理过程中可能造成重金属污染(例如银的浸出)。

南京林业大学张书等重点关注传感器技术创新对提升智能锂电池整体性能的潜在益处。

优化能源利用对于保证锂电池的耐久性与效率至关重要，也有助于提升能源消费的可持续性与成本效益。

基于应用原理对智能锂电池(LiBs)监测所用传感器技术的分类与作用贡献。

开发锂电池传感器面临的主要挑战包括小型化、功耗、成本效益和可扩展性，以及与现有电池管理系统的兼容性。