中科院化学所智能锂电池研究取得进展可预警锂枝晶
中国科学院化学研究所郭玉国团队提出一种具有枝晶传感功能的复合固态电解质，将其应用于智能锂电池，可在电池内部严重短路前产生外部电压响应，识别并预警锂枝晶，拓展固态电解质主动感知功能。
驱动中国10月18日消息，中国科学院化学研究所10月16日公布最新研究进展，分子纳米结构与纳米技术实验室郭玉国团队提出一种具有枝晶传感功能的复合固态电解质，并将其应用于智能锂电池，可在电池内部严重短路前通过外部电压响应识别并预警锂枝晶。
可充电锂二次电池在移动电子设备、电动车以及大规模储能等场景中使用较多。在充放电过程中，锂枝晶生长并穿透电解质可能诱发电池内部短路，并可能进一步造成热失控，锂二次电池的安全应用受到严重制约。目前用于安全监测的手段多依赖温度、压力等外部传感器，难以直接感知电池内部早期局部失效。具备本征传感能力的固态电解质的发展，对提升锂电池安全性与智能化水平具有重要意义。
在中国科学院、国家自然科学基金委、北京市自然科学基金委等支持下，郭玉国团队提出上述复合固态电解质。该设计借鉴生物神经元“电-化学-电信号”的信号传导机制，以无机固态电解质纳米颗粒作为感知单元，以聚合物电解质作为保护层，在维持锂离子传输的同时，避免正常循环过程中无机组分与锂金属直接接触。
当锂枝晶穿透聚合物层并接触无机组分后，界面化学反应被触发，微观枝晶穿透可转化为宏观电压信号。研究显示，该复合固态电解质能够在电池内部严重短路前产生明显外部电压响应，实现锂枝晶识别和预警。
该研究将传统上被视为电池失效因素的界面反应转化为主动安全感知，使固态电解质从“被动抑制枝晶”拓展为“主动感知枝晶”，为智能锂电池设计提供新范式。相关论文题为 A dendrite-sensing composite solid electrolyte for smart lithium batteries。