【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，哈爾濱工業(yè)大學化工與化學學院杜春雨教授團隊在電池無損檢測研究領(lǐng)域取得重要進展。團隊創(chuàng)新性研發(fā)了基于電池外部磁場的原位無損映射技術(shù)，攻克了商業(yè)電池內(nèi)部反應(yīng)時空分布監(jiān)測的科學難題，實現(xiàn)了商用鋰離子電池內(nèi)部電化學反應(yīng)時空演化過程的原位追蹤與可視化解析。研究成果以《商用電池空間非均勻反應(yīng)動態(tài)演化的原位映射》(Operando mapping of the dynamic evolution of spatially inhomogeneous reactions in commercial batteries)為題發(fā)表在《焦耳》(Joule)上。該成果為研究電池復(fù)雜工況條件下的運行穩(wěn)定性和可靠性提供了新的理論框架。
 

　　電池內(nèi)部反應(yīng)的時空分布及演化是決定電池性能的關(guān)鍵因素，同時也是電池內(nèi)部狀態(tài)的重要標志。然而，電池領(lǐng)域長期存在著電池工作過程“內(nèi)部反應(yīng)不可見、動態(tài)演化難解析”的世界性挑戰(zhàn)。團隊針對這一挑戰(zhàn)，提出電池外部磁場與內(nèi)部電流密度的定量映射關(guān)系，發(fā)明了電池內(nèi)部反應(yīng)時空動態(tài)演變的磁場成像解析新技術(shù)，并自主設(shè)計構(gòu)建了高靈敏、低噪聲、自動化的原位測試系統(tǒng)，解決了鋰離子電池內(nèi)部反應(yīng)分布難以準確跟蹤的難題。團隊運用此技術(shù)揭示了鋰離子電池運行過程中的內(nèi)部自調(diào)節(jié)動態(tài)反饋機制。
 

　　該技術(shù)能準確識別電池的潛在設(shè)計與制造缺陷，分析不同工況、結(jié)構(gòu)以及應(yīng)力條件下的電池內(nèi)部狀態(tài)，為電池結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化、衰退機理分析、異常狀態(tài)早期診斷及電池生產(chǎn)質(zhì)量管控等方面提供了新途徑，具有工程應(yīng)用潛力。同時，該技術(shù)具有顯著的普適性和通用性，可用于各類電化學體系內(nèi)反應(yīng)空間分布與動態(tài)演化的高分辨無損檢測分析。
 

運用外部磁場測量對商用電池內(nèi)部非均勻反應(yīng)進行時空映射
 

　　哈工大為論文第一完成單位，化工與化學學院博士生趙懷安為論文第一作者，杜春雨教授為論文通訊作者。尹鴿平教授，韓國康副研究員，都健男助理研究員，博士生項李志、崔邴晗、周慶潔、李賽、劉崢參與相關(guān)研究工作。
 

　　該研究獲國家自然科學基金等項目資助。