新技术可早期预警锂电池热失控

01新技术可对热失控早期预警

科技日报合肥10月7日电 (记者吴长锋)记者7日从中国科学技术大学了解到，该校火灾科学国家重点实验室孙金华教授和王青松研究员团队与暨南大学郭团教授团队合作，成功研制出可植入电池内部的高精度、多模态集成光纤器，在国际上率先实现了对商业化锂电池热失控全过程的精准分析与早期预警。相关研究成果日前在线发表于《自然·通讯》。

电池热失控是制约电动汽车与新型储能规模化发展的瓶颈。导致电池热失控的根源是电池内部一系列复杂且相互关联的“链式副反应”，从局部短路到大面积短路，电池内部温度快速提升，可高达800℃以上，引发电池起火爆炸。因此，亟须深入理解锂离子电池热失控演变机制，并提出早期预警策略，以防止爆炸事故的发生。而溯源电池热失控发生的内在诱因，厘清各分步反应之间的耦联关系，揭示热失控主导机制与动力学规律，前移热失控预警时间窗口，是从根本上解决储能安全问题的核心。

然而，由于电池的密闭结构和内部复杂的反应机制，电池内部核心状态参量检测的准确性和实时性无法保证。如何科学、及时、准确地预判电池安全隐患，成为当前一个国际性科学难题。

为此，该团队开发了一种可植入电池内部的多模态集成光纤原位监测技术，设计并成功研制出可在1000℃高温高压环境下正常工作的多模态集成光纤传感器，实现了对电池热失控全过程内部温度和压力的同步精准测量，攻克了热失控极端环境下温度与压力信号相互串扰的难题，提出了解耦电池产热和气压变化速率的新方法，首次发现了触发电池热失控链式反应的特征拐点与共性规律，实现了对电池内部微观“不可逆反应”的精准判别，为快速切断电池热失控链式反应、保障电池在安全区间运行提供了重要手段。

研究人员表示，未来可以实现一根光纤在电池的多个位置同时监测温度、压力、折射率、气体组分和离子浓度等多种关键参数。光纤传感技术与电池的结合将会在新能源汽车、储能电站安全检测等领域发挥重要作用。

02锂电池热失控风险一直存在

当前，随着移动互联网时代的到来，手机、平板、笔记本电脑已经成为日常生活的重要组成部分。作为这些产品的“储油罐”“加油站”，锂电池、移动电源(俗称充电宝)为人们畅享移动生活提供了极大的便利。

然而，由于锂电池、充电宝本身所具有的化学特性，如使用了易燃的有机电解液等，其先天性存在一定潜在风险。尤其是当产品生产工艺和结构不符合国家标准等技术要求，或者在运输、使用环节，遭受极端高低温、严重磕碰、长时间过充等特殊情形时，就很容易发生热失控，造成电池鼓胀，进而引发起火、爆炸、过热或者漏液等安全问题，直接危害消费者的人身健康安全。

我国是锂电池、充电宝消费大国，锂电池及相关产业规模也已跃居全球首位。产品质量国家监督抽查结果显示，移动电话用锂离子电池合格率不足90%，移动电源合格率一直徘徊在60%—80%之间。

03官方已推动强制性产品认证

为了加强对锂电池、充电宝等产品的质量安全监管，2022年9月，国务院办公厅印发《关于深化电子电器行业管理制度改革的意见》，明确要求将安全风险较高的锂电池、移动电源纳入强制性产品认证管理。

2023年7月下旬，科技日报社记者从国家市场监管总局获悉，该局日前发布公告，自2023年8月1日起，对锂离子电池和电池组、移动电源实施强制性产品认证(以下简称CCC认证)管理。自2024年8月1日起，未获得CCC认证证书和标注认证标志的，不得出厂、销售、进口或者在其他经营活动中使用。

来源：中新网