【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工與化學(xué)學(xué)院杜春雨教授團(tuán)隊(duì)在電池?zé)o損檢測(cè)研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性研發(fā)了基于電池外部磁場(chǎng)的原位無(wú)損映射技術(shù)，攻克了商業(yè)電池內(nèi)部反應(yīng)時(shí)空分布監(jiān)測(cè)的科學(xué)難題，實(shí)現(xiàn)了商用鋰離子電池內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng)時(shí)空演化過(guò)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(dòng)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(yùn)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(shí)空分布及演化是決定電池性能的關(guān)鍵因素，同時(shí)也是電池內(nèi)部狀態(tài)的重要標(biāo)志。然而，電池領(lǐng)域長(zhǎng)期存在著電池工作過(guò)程“內(nèi)部反應(yīng)不可見(jiàn)、動(dòng)態(tài)演化難解析”的世界性挑戰(zhàn)。團(tuán)隊(duì)針對(duì)這一挑戰(zhàn)，提出電池外部磁場(chǎng)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(shí)空動(dòng)態(tài)演變的磁場(chǎng)成像解析新技術(shù)，并自主設(shè)計(jì)構(gòu)建了高靈敏、低噪聲、自動(dòng)化的原位測(cè)試系統(tǒng)，解決了鋰離子電池內(nèi)部反應(yīng)分布難以準(zhǔn)確跟蹤的難題。團(tuán)隊(duì)運(yùn)用此技術(shù)揭示了鋰離子電池運(yùn)行過(guò)程中的內(nèi)部自調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)反饋機(jī)制。
 

　　該技術(shù)能準(zhǔn)確識(shí)別電池的潛在設(shè)計(jì)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(jì)優(yōu)化、衰退機(jī)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(shí)，該技術(shù)具有顯著的普適性和通用性，可用于各類(lèi)電化學(xué)體系內(nèi)反應(yīng)空間分布與動(dòng)態(tài)演化的高分辨無(wú)損檢測(cè)分析。
 

運(yùn)用外部磁場(chǎng)測(cè)量對(duì)商用電池內(nèi)部非均勻反應(yīng)進(jìn)行時(shí)空映射
 

　　哈工大為論文第一完成單位，化工與化學(xué)學(xué)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(guó)康副研究員，都健男助理研究員，博士生項(xiàng)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(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。