触变墨水工程化柔性传感器实现LFP电池实时膨胀力监测新突破

《Advanced Materials Technologies》：Thixotropic Ink-Engineered Flexible Sensors for Real-Time Swelling Force Monitoring in LFP Batteries

本研究针对锂离子电池膨胀力监测中安装尺寸、量程和耐久性等难题，来自国内的研究团队开发了基于气相二氧化硅改性导电墨水的薄膜力传感器。该传感器通过氢键网络调控墨水流平性，具备0–1200 kPa宽量程、<50 ms快速响应和>10 000次循环稳定性，成功应用于LFP电池充放电过程膨胀力动态监测。结合数据融合算法实现SOC估算精度达98.13%（1%分辨率），为电池安全管理提供新范式。

　　

科研人员开发出基于气相二氧化硅(fumed silica)改性导电墨水的创新型薄膜力传感器，通过二氧化硅诱导的氢键网络有效抑制印刷加工过程中的墨水流平现象，从而保留功能层表面可控的微粗糙度。这种经过优化的传感器展现出卓越性能：宽压力量程(0–1200 kPa)、快速响应(<50 ms)和优异循环稳定性(>10⁴次循环)。当集成为4×4传感阵列时，该系统成功监测了磷酸铁锂(LFP)电池充放电循环过程中的动态膨胀力变化。通过先进的数据融合算法结合电压与膨胀力数据，实现了荷电状态(SOC)的高精度估算，在1%分辨率下精度达98.13%，较传统监测方法有显著提升。