锂離子電池安全性 超聲波“透視眼”無損檢測軟包電池

　　锂離子電池是移動電子、電動汽車和大型儲能站中最成功的儲能裝置。然而，锂離子電池在能量密度、循環壽命和安全性等方面仍面臨挑戰。近年來，許多新的表征方法被應用于锂離子電池的研究中，然而能夠表征軟包電池内部結構的無損原位檢測方法仍然少見。目前，迫切需要廉價、方便、快速的表征方法來研究锂離子電池内電解質和氣體的相關變化，這将有利于提高锂離子電池的安全性。

　　近日，加拿大達爾豪斯大學教授Jeff. R. Dahn、華中科技大學教授黃雲輝和副教授沈越合作在《焦耳》上發文，研究利用自行設計和制造的新型超聲波掃描機，測量軟包電池的局部超聲透射率，并将其用于成像。通過這種超聲成像技術能夠清楚地觀察到電池的潤濕過程，可作為一種非常靈敏的探測锂離子軟包電池失效機制的方法。

　　根據論文内容，超聲波從一側的聚焦換能器發射，穿透電池，并被另一側的另一個換能器接收。在聚焦超聲束路徑上，材料物理性質的變化會影響傳輸的超聲波信号。由于超聲波是一種機械波，它需要一種介質來傳播。電池中的電極可以看作是緊密堆積的微粒，當電極幹燥時，超聲波隻能通過粒子間的直接接觸傳播。這些不規則粒子會産生大量的反射和折射，導緻超聲信号的快速衰減。超聲波的大部分能量被這些粒子之間的摩擦所消耗。但是，如果電極被電解液潤濕，電解液可以作為聲波的介質，為超聲波傳播提供額外的路徑。因此，超聲成像對锂離子電池的潤濕狀态非常敏感，可以用來研究锂離子電池的幹燥和“未浸潤”。

　　研究人員開發的超聲波成像技術是一種非常有用的無損檢測方法，可以用來檢查軟包電池内電解質和/或氣體的狀态。超聲波透射成像可以快速确定電池的最小電解液注入量和潤濕時間，有助于優化電池制造工藝。因此，該技術可用于研究電池老化，并在不拆卸電池的情況下找到電解液幹涸或“未潤濕”的證據。