基于一维导电MOFs的双参数MEMS气体传感器实现锂电池热失控早期预警

本研究针对电动汽车电池热失控监测需求，开发了基于一维导电金属有机框架（MBTA）的双参数微机电系统（MEMS）传感器，实现了无氧环境中一氧化碳浓度与温度的双重监测，为锂电池安全预警提供了创新解决方案。

　　

电动汽车行业正面临电池热 runaway（热失控）带来的安全挑战，这要求在无氧环境中实时监测气体浓度和温度等多参数信号。本研究创新性地采用一维导电金属有机框架（MOFs）——MBTA（M = Cu或Ni）材料，通过室温湿法化学配位聚合技术，使用1,2,4,5-苯四胺配体与过渡金属合成出具有链状结构的MOFs材料。这些材料对一氧化碳（CO）和温度表现出双重响应特性。

研究团队通过气相扩散法将MBTA薄膜原位生长在4通道MEMS（微机电系统）器件上，成功构建出气体-温度集成传感器。在无水无氧条件下，该传感器实现了对CO的低检测限、高选择性和稳定性监测，同时在20–120^。C范围内展现出线性温度响应特性。采用聚二甲基硅氧烷（PDMS）封装技术有效隔离了CO传感通道与温度检测通道，使参数测量能够解耦进行。

该系统集成了数据处理与无线传输模块，可支持远程环境监测。该研究不仅推动了具有温度补偿功能的多模态传感机制发展，更为锂电池热失控早期预警系统的实时无线监测奠定了技术基础。这种设计策略为开发多功能传感材料和储能安全管理系统提供了重要参考。