北京理工大学，Nature！

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提出了一种小型化、低功耗的系统，能够精确检测和无线传输LIBs内部的温度和应变信号，而对其性能的影响可以忽略不计 。内部温度信号和初始内部短路区域与电池电极之间的面积比的获取使得能够定量分析热熔断和热失控现象，从而评估电池热失控的强度并识别热滥用行为。这项工作为设计具有安全警告和故障定位能力的下一代智能LIBs奠定了基础。

技术方案：

1、提出了一种集成可植入传感系统

作者开发了一种集成可植入传感系统，用于监测电池内部温度和应变，且与电池制造工艺兼容，对性能影响小，具有经济性和非侵入性优势。

2、监测了棱柱形和圆柱形锂离子电池中的温度和应变信号

作者分析了棱柱形和圆柱形LIBs中果冻卷的温度和应变信号。棱柱形电池应变主要受温度影响，而圆柱形电池应变与石墨相变相关，且存在显著层间应变差异。温度随充电状态变化，且棱柱形电池内外温差大于圆柱形电池。

3、检测了圆柱形LIBs中的机械故障

作者通过植入应变传感器和膨胀模型，检测和定位圆柱形LIBs中的机械故障。发现内层压缩、外层拉伸，中间存在“中性层”。

4、检测了棱形电池热故障

作者通过内部温度和ISC模型检测棱柱形电池的热失效。实验表明，内部温度信号可作为早期预警，提供至少15分钟预警时间。

技术优势：

1、提出了一种小型化非侵入式植入技术

本工作提出了一种小型化的植入式传感系统，以非侵入式方式装配在果冻卷上，兼容商用LIBs制造工艺，实现了对电池内部温度和应变信号的实时监测，且不影响电池性能和寿命。

2、开发的传感系统实现了精确传感和无线传输

本工作开发的植入式传感系统具备超低功耗，能够在1000次循环后保持高稳定性，容量损失有限。结合几何相关的ISC模型和膨胀模型，能够早期识别果冻卷中的异常信号，为LIBs内部故障的早期诊断和预警提供了一个有前途的平台。

技术细节

植入式传感系统

本研究提出了一种集成可植入传感系统，用于棱柱形和圆柱形电池的内部温度和应变监测。该系统由薄膜传感器和微型芯片组成，通过电力线通信技术实现无线信号传输，避免了额外电气连接和电磁干扰。芯片由集成电池供电，采用频移键控调制和信号校正技术，确保信号可靠传输。薄膜传感器厚度仅为50微米，与电极和翼片厚度一致，采用翼片状设计，微型芯片封装在铝塑薄膜中。这种非侵入式设计与电池制造工艺兼容，对电池性能影响微小（1000次循环后容量保持率为93.74%）。与其他内部传感装置相比，该系统在经济性、非侵入性、结构兼容性、监测面积和循环稳定性方面具有显著优势，成本比率低至单个电池的5%，适合大规模商业应用。

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