锂离子电池内部植入光纤光栅传感器存活实验研究

近年来,锂离子电池储能技术被广泛应用于大型储能电站、新能源汽车等领域,在安全标准体系尚不完善、监测手段尚未成熟的情况下,国内外储能电池安全事故频发。目前,国内外主要通过电池管理系统(BMS)简单地检测电池外部温度、电流、电压等少数特征信号对电池状态进行诊断,无法全面地感知锂电池内部“黑匣子”,做到从根源上对安全事故提前预警。针对这一问题,提出了在锂离子电池内部植入光纤光栅传感器,分析了光纤光栅传感器的存活状态特征,研究表明采用聚酰亚胺包层的光纤可以保证光纤光栅在锂电池内部长期存活。

植入式锂离子电池光纤布拉格光栅温度传感器

锂离子电池运行期间尤其在高放电倍率下产生的热量会导致温度大幅上升,仅仅依赖于单体电池表面的温度监测不能为电池管理系统提供最准确、最可靠的传感数据。对锂离子电池原位监测是防止锂离子电池热失控的最有效的方法之一,将传感器置于锂离子电池的热源核心处,可第一时间感知温度变化。在18650圆柱体锂离子电池内部中心处埋入光纤复合温度传感器,利用同一根光纤上的法布里-珀罗空气腔消除布拉格光栅传感机理固有的温度与应力交叉敏感,实验结果表明,在电池充放电阶段可以实时监测电池内部温度变化,光纤传感器与电池内部电芯相容性较好,可以满足大尺度锂离子电池集成组件的健康状态长期监测。