可充電電池作為最通用的儲能技術之一，在從化石燃料向可再生能源的過渡中發(fā)揮著核心作用。這種日益增長的需求使得電池的可靠性和壽命性能比以往任何時候都更加重要，從而凸顯出準確監(jiān)測電池功能狀態(tài)的重要性，實時監(jiān)測電池在運行過程中的動態(tài)化學和熱狀態(tài)變化，這是保證其安全性和可靠性不受到損壞的關鍵所在。

近日，法國科學院院士、英國皇家化學學會會士Jean-Marie Tarascon教授作為通訊作者在《自然—能源》上發(fā)文稱，他們使用傳統(tǒng)的單?；蛘呶⒚捉Y構纖維的光纖光柵傳感器(FBS)，制備出了具有光學傳感功能的電池，成功同時解鎖電化學電池循環(huán)過程中的溫度和壓力的高精度監(jiān)測，這也是之前從未實現(xiàn)的成就。

研究表明，通過調整纖維形態(tài)和與溫度和壓力相關的波長，就能夠精確測量電池循環(huán)過程中的化學變化，如固體電解質相間(SEI)形成和結構演化等，大大提高了理解循環(huán)過程中電池副反應和界面生長動力學的能力。

此外，作者還演示了在不需要使用微量熱法的情況下，如何使用多個傳感器來確定電池產(chǎn)生的熱量的策略。與傳統(tǒng)的等溫量熱法不同，電池的熱容量貢獻很容易被評估，允許完全參數(shù)化的熱模型。

不僅如此，這項研究可以同時應用于鈉離子和鋰離子電池，無論在商業(yè)化的18650電池，還是在軟包電池中，均能實現(xiàn)準確無誤的監(jiān)測。更加重要的是，光學傳感還可以監(jiān)測扣式電池中老化的關鍵熱力學參數(shù)。

而無論是鈉離子電池還是鋰離子電池，在使用不同的電解液或者不同類型的電池的情況下，均能保證測試的準確性。這些發(fā)現(xiàn)為篩選電解質添加劑、快速識別商業(yè)化電池的最佳形成過程和設計電池熱管理系統(tǒng)提供了一種可擴展的解決方案，也為電池發(fā)展注入了新的活力。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41560-020-0665-y