近期，中國科學技術大學蘇州高等研究院的潘挺睿教授與常煜研究員攜手中國科大談鵬教授團隊，并與中國科學院深圳先進技術研究院的唐永炳教授及張帆研究員團隊聯合，成功研發出一種高效穩定的鋰離子電池原位膨脹力監測技術。該研究成果已在《國家科學評論》期刊上發表。
鋰離子電池憑借高能量密度和出色的循環壽命，已成為電動汽車及儲能系統的關鍵組件。然而，鋰枝晶生長和固體電解質界面（SEI）膜生長等問題對電池的安全性和使用壽命構成了嚴重威脅。為了提前預警和精確監測這些問題，科學家們一直致力于開發一種能夠在電池內部原位檢測枝晶和SEI膜生長過程中膨脹力變化的技術。
傳統的監測方法，如植入式光纖監測，存在系統體積龐大、光纖力學性能不佳等局限；而柔性壓力傳感器在電池內部的腐蝕性電解液環境中，長期穩定性也面臨挑戰。為了解決這些難題，研究團隊創新性地開發了一種基于一體式離電傳感技術的新型原位監測方案。
這種新技術利用鋰離子電池自身的電解液和材料構建傳感界面，無需額外的封裝步驟，即可實現高精度的壓力監測。這種設計與電池材料高度兼容，有效解決了傳統柔性壓力傳感器在腐蝕性環境中的穩定性問題。實驗證明，該技術能夠靈敏地響應帕斯卡級別的膨脹力變化，并在電池內部穩定工作超過一個月。
研究團隊通過一體式離電傳感技術，成功捕捉到了鋰枝晶不可逆沉積引起的壓力曲線不對稱性和峰值變化。為了進一步驗證技術的有效性，團隊進行了400周的充放電循環加速老化實驗。實驗結果顯示，因SEI層增厚和鋰枝晶生長導致的壓力累積與電池容量的衰減趨勢高度一致。這一發現為智能電池的設計提供了新的思路。
該技術的低成本、高精度和長壽命特性，使其在車載電池管理系統中具有廣闊的應用前景。通過實時監測電池內部的膨脹力變化，該技術有望為電動汽車的安全運行提供有力保障，同時也有助于提升電池的整體性能和使用壽命。
