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暨南大学郭团教授团队在电池电化学检测领域取得重要进展

2022-01-21 10:24:30 来源：暨南大学

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简介：近日，暨南大学郭团教授团队和法国科学院院士、英国皇家学会外籍院士、欧洲科学院院士、法国电化学储能联盟会长Jean-Marie Tarascon教授团队合作，在电池内部电化学动力学及其电化学成分演化状态的原位检测领域取得重要进展。

近日，暨南大学郭团教授团队和法国科学院院士、英国皇家学会外籍院士、欧洲科学院院士、法国电化学储能联盟会长Jean-Marie Tarascon教授团队合作，在电池内部电化学动力学及其电化学成分演化状态的原位检测领域取得重要进展。成果以“Monitoring battery electrolyte chemistry via in-operando tilted fiber Bragg grating sensors”为标题发表于Energy & Environmental Science期刊上（IF：38.53），第一作者为黄加强博士，通讯作者为郭团教授和Jean-Marie Tarascon教授（法国科学院院士、英国皇家学会外籍院士、欧洲科学院院士）。

该联合团队展示了倾斜光纤光栅 (tilted fiber Bragg grating, TFBG) 传感器可同时测量电池（18650型号）内部温度和折射率变化，实现了对电池充放电过程中电解液和电解液的时空演变过程的实时原位检测。该研究首次通过微粒诱导的光学散射和吸收效应实现电解液浊度高精度测量。利用TFBG可同时获取电池内部温度、电解液折射率和浊度信息，为分析电化学反应路径，准确评估电池容量衰减，提供了有效方法。
电池是从传统化石燃料向绿色新能源发展的重要储能设备。在电动汽车日益普及和储能电站加速建设的推动下，电池大规模使用引发的安全性和可靠性等问题成为各国政府和人们关注的焦点。现有的电池外部检测技术集中在外部测量，主要通过电流、电压和表面温度来评估电池性能和安全性，无法实现电池内部核心状态信息的直接获取，不易发现电池内部安全隐患。探索可植入电池内部的原位检测技术，为电池实际使用过程中提供实时精准检测技术，已成为世界各国科研人员的研究热点和难点。

为了解决上述问题，暨南大学郭团教授团队和法国科学院院士Jean-Marie Tarascon教授团队合作，联合研制出面向电池内部电化学原位测量的倾斜光纤光栅多参量传感器。这一研究成果展示了倾斜光纤光栅原位、实时测量电解液状态和电化学反应过程的可行性和准确性。以18650钠离子电池为测量对象，研究证明了单个倾斜光纤光栅能够同时在电池内监测温度、折射率和浊度信息。并进一步利用时间分辨的折射率变化信号，验证了该技术评估电解液老化的可行方案。最后，该研究证明了这一技术可用于分析评估电池容量损失，从而为电池性能分析与安全状态评估提供新手段。
上述研究获得国家自然基金重点项目（62035006）和广东省特支计划科技创新领军人才（2019TX05X383）的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1039/D1EE02186A