揭示传感器诱导的行为

传感器集成到可充电电池中，实时监控安全性和使用寿命，提供有关潜在风险和退化机制的宝贵信息。必须仔细评估电池内部的传感器，以了解它们对周围材料状态和行为的影响。然而，对于内部传感器如何影响局部反应以及它们的存在是否会显著改变电池在工作条件下的性能，人们的理解有限。为了解决这一问题，格勒诺布尔阿尔卑斯大学的Olivier Raccurt、Sandrine Lyonnard和同事们进行了基于同步加速器的operando x射线衍射实验，以探测在不同（非）充电速率下商业棱柱形锂离子电池中内部传感器的影响。研究小组在棱镜锂离子电池中插入了两个内部传感器——一个光纤传感器和一个参考电极，分别测量温度和监测电极电位。通过分析电池内选定位置的衍射模式，他们获得了空间分辨数据，揭示了电池运行过程中石墨（负极）行为的差异。他们的发现表明，正如标准宏观电化学方法所预期的那样，整体电化学性能不受影响。然而，传感器显著影响局部石墨锂化动力学，特别是在高电流速率下。与光学传感器相比，较薄的参比电极具有较小的影响。这些结果强调了管理传感器引起的局部变形和优化传感器尺寸的必要性，以确保可靠的电池性能指标并增强电池设计。