综述:锂离子电池原位应力应变检测:光学、声学及电学技术综述

《Nano-Micro Letters》:In Situ Stress and Strain Detection in Lithium-ion Batteries: A Review of Optical, Acoustical, and Electrical Techniques

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年07月14日 来源:Nano-Micro Letters 38.5

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  锂离子电池(LIBs)作为储能核心器件,正驱动交通电动化与便携电子设备领域的全球能源转型。然而,高能量密度LIBs研发面临的核心挑战源于化学-机械退化过程:电极在循环过程中发生的体积变化会诱发内部应力,进而限制电池服役寿命。尽管化学-机械现象的重要性已被广泛认

  
锂离子电池(LIBs)作为储能核心器件,正驱动交通电动化与便携电子设备领域的全球能源转型。然而,高能量密度LIBs研发面临的核心挑战源于化学-机械退化过程:电极在循环过程中发生的体积变化会诱发内部应力,进而限制电池服役寿命。尽管化学-机械现象的重要性已被广泛认知,但针对应力应变原位检测技术的系统性分类综述仍显著缺失。研究人员通过建立基于物理模态的三维分类框架——光学、声学与电学,填补了这一空白。在该框架下,研究人员批判性评估了激光光束位置检测(LBPD)、多光束光学应力传感器(MOSS)、超声波检测、声发射(AE)检测、电阻应变片及原位膨胀仪等关键技术,详述了各类方法的工作原理,对比了其技术优势,并通过典型研究案例揭示了其对电池性能优化的指导意义。最后,研究人员阐述了LIBs原位应力应变检测面临的主要挑战,并展望了该领域的未来发展方向。
1 引言
全球可持续能源转型高度依赖先进电池技术,其中锂离子电池(LIBs)凭借高能量密度、长循环寿命与环境兼容性,已成为从便携式电子设备到电动汽车的主流储能解决方案。然而,LIBs在长期循环过程中的容量衰减与安全风险,与锂离子脱嵌诱导的内部应力导致的力学性能劣化密切相关。这种应力起源于活性材料的本征化学-机械耦合效应:循环过程中锂离子的嵌入与脱出直接引发晶格膨胀与收缩,反复的体积变化促进机械应力累积,导致电极结构退化与尺寸失稳。化学-机械应力场还受到固体电解质界面(SEI)界面动力学、产气引起的内部增压以及突变相变等因素的复杂影响,其有害效应跨越多个尺度:从原子尺度的晶格畸变到介观尺度的纳米颗粒开裂,再到宏观尺度的电极膨胀。
计算模拟为探索应力演化与电极微观结构的本征关联提供了理论框架,相场分析等模型被用于描述锂离子扩散与应力的耦合,预测裂纹扩展等行为。例如,Hao等的研究表明,纳米线电极的工程化表面张力可产生有益的压应力场,抑制驱动开裂的内部拉应力。然而,计算模型受限于多尺度物理场耦合的极高难度,其实用性可靠性亟需真实工况下的实验数据验证,凸显了仅靠建模无法弥补的关键缺口。
扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)与原子力显微镜(AFM)等传统原位表征技术虽能提供机械失效(如颗粒破碎、结构坍塌)的关键事后证据,但本质上无法捕捉电池运行中的动态过程。其对电池拆解的依赖使其局限于静态分析,且易引入制样伪影。因此,为克服理论模拟与事后分析的固有局限,必须采用先进的原位无损技术,直接探测运行状态下LIBs的化学-机械现象。
近年来,LIBs原位化学-机械检测领域快速发展,新技术层出不穷,推动该领域向更高实用化迈进,呈现出内部化、多维化、高精度与智能化集成等趋势。然而,当前缺乏系统性综述对蓬勃发展的应力应变原位分析技术进行分类与批判性评估,阻碍了对其相对优劣势的清晰认知。本综述首先系统分类讨论LIBs电极材料的应力来源,随后基于光学、声学与电学的物理转换原理,对最先进的原位应力应变检测技术进行分类,建立了文献中缺失的、基于原理的统一评估框架。针对每种模态,研究人员开展了涵盖基础工作机制、代表性实现、性能权衡与实际部署中持续挑战的严格跨维度分析。
2 电极材料中的应力演化
2.1 电极材料应力的起源
电极材料内部的机械应力源于多因素耦合的复杂现象,可分为内应力、外应力与“原始应力”三类。内应力由活性材料内部电化学过程本征产生;外应力源于电池构型中周边组件施加的机械约束;“原始应力”(更正式称为残余应力与装配应力)则是在电极制备与电芯组装阶段形成,甚至在首次循环前即已存在。
2.2 内应力
内应力起源于电化学循环过程中电极材料内部的物理化学变化,主要来源包括:(1)相变与扩散。最核心的来源是锂离子嵌入与脱出伴随的体积变化。一级相变因共存相之间的摩尔体积不匹配,会在相界处诱发显著的局部应力。例如,Cheng等设计的GaIn-Si@PCC三维多孔硅/碳复合材料可缓解锂化应力,并在脱锂过程中实现裂纹自修复。LiCoO2电极的H1→HII相变表现为应力平台,暗示了电极内部的应力调控机制。此外,扩散诱导应力源于锂离子浓度梯度,尤其在高速率运行时更为显著,通常导致表面压应力与内部拉应力。硅负极中的应力可达1.2–2.5 GPa,使材料超越弹性极限进入粘塑性流动。(2)产气与热效应。电解质分解等副反应会在密封电芯内产生H2、CO2、C2H4等气体。气体累积增加内部压力,对电极堆施加全局压应力,在电池老化后期(健康状态SOH约80%)可导致厚度增加20–50%。此外,循环过程中的焦耳热产生温度梯度,热膨胀差异诱发热应力,虽在正常循环条件下相对较小,但在高倍率或热失控条件下不容忽视。先进光纤温度传感器(如精度达0.2°C的比率荧光光纤)已用于监测循环过程中的内部温度,揭示单晶富镍正极产生的极化热显著低于多晶同类产品。近期原位研究表明,NCM811正极中存在两种本质不同的应力分量:化学应力源于(脱)锂过程中的可逆晶胞体积变化;结构应力则起源于多晶次级颗粒内随机取向初级颗粒的各向异性晶格应变,后者表现为脱锂过程中的异常应力增加,并最终驱动微裂纹形成。
内应力的后果十分严重,它是机械退化的主要驱动力,包括颗粒开裂、粉化以及与导电网络的剥离,导致容量衰减与阻抗上升。更重要的是,应力与电化学性能存在本征耦合:压应力通常会降低锂化驱动力,从而提高开路电位并抑制锂离子扩散;拉应力则产生相反效应。这种“应力-电位”与“应力-扩散”耦合形成了直接影响容量、库仑效率与电压平台的动态反馈回路。
2.3 电极材料外应力
外应力源于电极结构中其他组件施加的机械约束。具有高刚度、低膨胀率的集流体(如铜箔、铝箔)强烈限制电极材料的面内变形,从而诱发面内双轴应力。例如,粘结剂的弹性模量与分布模式直接影响对活性颗粒的约束强度,高刚度粘结剂(如海藻酸钠)可在复合硅电极中诱导约150 MPa的压应力。此外,粘结剂在电解液中会发生溶胀行为,Sethuraman等的实验测量表明这种溶胀会额外增加约2 MPa的压应力。SEI层的生长同样贡献应力,Nadimpalli等发现100 nm厚的SEI层可在薄膜硅电极中产生高达240 MPa的最大应力。适度的外部压力可改善层间接触,抑制锂枝晶生长,降低界面阻抗,提升循环稳定性;但过高的外部压力会导致孔隙闭合、隔膜离子阻抗急剧上升、局部电流密度不均以及加速锂沉积,进而诱发内部短路与热失控,显著缩短电池寿命。外应力与内应力的叠加会影响SEI层的生长应力与稳定性,形成“应力-界面反应”正反馈。因此,外应力优化不仅是机械设计问题,更是通过调控电化学动力学延长电池寿命的关键手段。
2.4 电极材料的“原始应力”
在电池封装与初始活化阶段,初始应力主要源于模组装配的机械约束。当电极芯包装入硬壳或软包并施加螺栓、端板等预紧力时,电芯承受轴向或径向压缩,导致电极材料内部产生初始压应力,其大小与壳体刚度、预紧力及缓冲材料密切相关。在电极制备阶段,初始应力主要来自薄膜沉积、辊压处理与粘结剂溶胀。薄膜电极的活性材料通常通过气相或电化学方法在高于室温的温度下沉积于集流体上,冷却过程中因材料与基底的热膨胀系数及晶格参数失配,会产生残余拉应力或压应力。多孔复合电极在涂布干燥后需经历数十至数百兆帕的线性压力辊压,导致颗粒重排、破碎与孔隙闭合,卸载后部分压缩形变被锁定,形成残余压应力。此外,当电极接触电解液(如注液阶段),聚合物粘结剂吸收溶剂发生体积膨胀,但受活性颗粒与集流体的机械约束无法自由膨胀,从而在电极内部诱发压应力。这些初始应力在电化学循环开始前即已存在,直接影响后续循环过程中的应力演化与结构稳定性。
3 原位光学检测
众多原位检测方法存在实时性局限或固有时间延迟,而光学检测技术凭借光的传播特性,能够高效快速地获取电极材料的原位动态信息。这类技术利用光子与物质相互作用产生的散射、衍射与干涉信号,构成非破坏性、高精度且具有强抗磁干扰能力的检测手段,特别适用于研究电极材料的结构演化与微观反应机制(如相变诱导应力)。随着检测方法的不断进步,激光光束位置检测(LBPD)与多光束光学应力传感器(MOSS)等技术已逐步应用于LIBs电极材料循环过程中的原位应力应变分析。
3.1 激光光束位置检测(LBPD)
LBPD是实时监测薄膜电极应力演化的常用技术,通过检测粘附于刚性基底的电极薄膜(即膜-基底系统)因机械应力诱导的曲率变化实现应力测量。典型实验配置采用悬臂梁结构电极,实验在惰性气氛中进行以确保精度。活性材料薄膜在循环过程中的体积变化受基底约束转化为悬臂梁的可测量挠度:体积膨胀诱导向上偏转,收缩则导致向下弯曲。激光反射技术可实时监测由薄膜电极内应力变化引起的悬臂梁曲率变化,通过计算反射激光束的偏转量,结合Stoney方程计算电极材料的应力演化。需注意,Stoney方程仅适用于活性材料薄膜厚度远小于基底厚度,且两者尺寸显著小于面内特征长度的简化电极系统,主要适用于非多孔各向同性材料。例如,Li等通过设计无孔石英测试池与悬臂平面硅电极,测量了平面电极的曲率、弹性模量、厚度与应力演化,发现硅电极模量在锂化过程中从约0.63 GPa显著降至0.18 GPa,并在初始锂化过程中观察到裂纹形成导致的压应力快速下降。然而,实际工作电极包含活性材料、导电剂、粘结剂及复杂的材料结构,均会影响锂化/脱锂过程中的电极曲率变化。为此,原始Stoney方程需经修正以计算复合电极的应力演化,修正公式引入了基底与各组分(活性材料、粘结剂、导电剂)的双轴模量、厚度与体积分数参数,可更准确描述电化学循环过程中多因素耦合下的应力演化。例如,Sethuraman等采用晶圆曲率法,将石墨颗粒通过PVDF粘结剂与环氧树脂粘附于硅片上,首次实现了石墨负极在电解液润湿与电化学循环过程中的应力演化实时测量,揭示了石墨电极的特征应力演化行为及电解液润湿导致的约1–2 MPa压应力。然而,电极材料体积收缩/膨胀过程中的应力分布并不均匀,悬臂梁法的单点测量仅适用于表征基底与薄膜相互作用的平均应力,无法准确反映电极材料内部的整体应力状态。此外,该方法对环境扰动敏感,机械振动可能导致测量参考点丢失或实验误差增大,需在稳定无扰环境中进行测试。
3.2 多光束光学应力传感器(MOSS)
MOSS是一种用于原位监测薄膜电极内应力的高精度光学技术,基于实时测量薄膜-基底结构中的电极曲率变化,间接推导薄膜材料的内应力变化。两束平行激光投射到工作电极的基底表面,通过反射光束间距的变化实时测量基底曲率。其多光束几何设计通过相邻光束对的测量值平均降低了随机误差,提升了抗干扰能力与测量精度,成为实验室LIBs原位应力应变监测的首选技术之一。Mukhopadhyay团队的多项研究采用了MOSS技术,例如合成了超分子法制备的垂直排列石墨烯电极,利用MOSS揭示了晶体取向调控的石墨烯负极材料可显著改变锂离子嵌入过程中的应力演化模式:大部分应力反转发生在0.25 V以下的电压区间,高压区应力大多不可逆;同时,通过监测不同方向的应力演化,证实了石墨烯电极的高度各向异性,且垂直取向电极可实现更快的锂离子脱嵌,在高倍率循环下表现出更高的容量保持率。Pharr等开发了带石英窗口的电化学池,支持多工作电极与锂箔对电极同步运行,采用基底曲率技术测量薄膜应力,建立了硅薄膜电极断裂能与锂浓度的函数关系,为硅电极的断裂机理与结构设计提供了重要见解。实际应用中,MOSS常与其他技术联用,例如Xie等开发的双路径采集系统可同时测量原位应变场与Li+浓度分布,首次实现了电化学应力场的动态演化定量表征。尽管MOSS可实时获取电极应力变化,但仍难以建立电极材料形貌演变与应力的本征关联。类似地,Su等结合同步辐射X射线散射与透射X射线显微(TXM)技术获取跨尺度空间信息,探究了LiCoO2锂化过程中的不可逆相变与高压循环失效机理,虽能有效表征电极形貌演化,但仅能间接获取应力应变相关信息。总体而言,LBPD方法易于实现,但主要适用于简单应力场分析,仅能捕获局部应力,不足以表征复杂应力场;MOSS虽具备一定抗振动干扰能力,但单一原位测量技术仍不足以全面分析LIBs内部电极材料的应力演化与力学性能退化机制。
4 原位声学检测
原位声学检测独特地克服了诸多其他实时监测技术面临的 fundamental 挑战,通过提供非侵入式、高穿透性的探测手段,无需破坏电芯密封性或植入影响性能的传感器,成为研究LIBs内部应力应变的强有力候选技术。其独特的穿透能力尤其适用于此类应用,通过监测充放电过程中声波传播特性的变化,可深入分析LIBs内部的容量衰减机理、结构演化与健康状态。LIBs原位声学检测主要包括超声波(US)检测技术与声发射(AE)检测技术两大类。
4.1 超声波检测技术
超声波检测技术通过向LIBs发射高频超声波,并根据超声波在多层电池结构中传播的反射、透射与衰减特性评估监测其状态。测试装置需要两个声学探头:一个用于发射超声波,另一个用于接收。其工作原理基于材料体积变化引起的声学参数改变:充放电过程中锂离子嵌入与脱出时,电极材料的结构变化会改变超声波的传播路径长度。通过精确测量超声波飞行时间(TOF)的变化,可计算荷电状态(SOC)。同时,电极老化导致的结构损伤会引起超声波振幅降低与频率变化,通过分析信号的时域与频域特征,可评估健康状态(SOH)。超声波信号传播速度通过发射与接收的时间差(TOF)测量,信号振幅的变化则通过比较不同状态下的振幅获得,并结合其他表征方法判断材料结构变化。
Redko等在2010年的开创性专利中首次提出了将超声技术用于LIBs原位监测,通过分析三维回归表面的信号分布评估寿命,但该方法依赖校准曲线确定剩余寿命,忽略了电池老化过程的路径依赖性。Sood等针对此问题提出了基于声阻抗变化的超声检测技术以确定电池SOH,通过分析反射与透射超声波的振幅,既能检测体相变化(如结构退化、产气),又能通过反射信号空间分辨特定内部损伤区域,但该方法主要适用于大容量商用软包LIBs,成本较高。Gold等为降低超声检测成本,引入了一种新型超声透射探头,使用压电蜂鸣器对LIBs石墨负极进行原位测试,将传感器通过环氧树脂粘合剂粘附于电池两侧,施加余弦脉冲,该脉冲对石墨负极充放电过程中的孔隙变化高度敏感。通过建立超声脉冲信号与SOC的线性相关性,可用于预测充放电过程中的SOC,特别适用于商用LIBs制造的大规模质量控制与故障排查。后续研究进一步将超声方法扩展到圆柱电池的SOH预测,并用于研究NCM622正极与石墨负极在不同干燥温度下的动力学演化,优化了电极制造中的干燥工艺。Deng等开发的非破坏性高灵敏度超声成像技术,可将软包电池内超声波的局部透过率转换为彩色图像,直观反映电解液分布状态,相较于X射线与中子成像技术,操作更简便且对电解液变化与内部产气具有更高灵敏度。从声弹性理论视角看,超声波在固体介质中的传播速度由材料的弹性模量与密度决定,电极弹性模量的显著变化(如硅电极模量从~0.63 GPa降至~0.18 GPa)直接影响声速与TOF,因此TOF变化本质上编码了电极内部应力场的演化信息,但仅从TOF信号中提取定量应力值仍具挑战性,通常需要结合独立的应力或应变测量进行校准。
4.2 声发射检测技术
声发射检测技术是一种基于力学性能的无损检测方法。LIBs充放电过程中,内部材料的变形、相变或微裂纹扩展会释放快速能量并产生应力波。通过声学探头采集分析这些应力波信号,可监测LIBs的内部状态。这些声发射信号是电池内部不可逆化学-机械事件的直接特征,如电极颗粒断裂或SEI的动态生长与破裂。与主动式的超声波检测不同,声发射检测属于被动检测。LIBs的声发射信号根据产生机理分为连续型与脉冲型:连续型信号呈持续波形,主要与持续的副反应(如循环过程中的产气)相关;脉冲型信号主要源于电极材料内部裂纹的快速扩展,与循环过程中的电极开裂和老化直接相关。声发射技术已被证明是研究高容量电极材料(如石墨负极、硅负极、磷酸铁锂正极)机械失效的有力工具,早期研究已用于检测锂锰氧化物电极电化学循环过程中的开裂行为。得益于声信号的优异穿透能力,该技术不仅适用于扣式电池研究,也可用于软包电池系统。研究表明,商用18650全电池循环过程中产生的声发射信号主要源于电极材料相变诱发的裂纹扩展,且充电初期即可检测到声发射信号,而放电过程仅在高倍率条件下才能检测到显著信号。当前,声发射技术也逐渐应用于SOC预测与SEI不稳定现象研究,研究人员通过收集分析18650圆柱LIBs循环老化过程中的声发射信号,确定了电池老化的声发射阈值,并结合机器学习建立了声发射信号与性能退化的关联,开发了高效低成本的圆柱LIBs SOH预测方法。
从应力检测角度看,声发射提供了与光学、电学方法本质不同却高度互补的模态。MOSS与应变片提供平均应力或应变的连续实时曲线,而声发射捕获的是局部应力集中超过电极材料断裂强度时发生的离散、不可逆的应力释放事件。可量化的声发射参数(如累积事件计数、撞击幅度、上升时间、频率质心)可作为损伤累积速率与失效模式的统计指标,例如声发射事件数与硅基电极的容量衰减密切相关,而信号频率内容可区分颗粒开裂(高频)与气泡形成或SEI破裂(低频)。这种基于事件的、以损伤为核心的视角,使声发射特别适合检测与表征表面曲率或应变基方法无法触及的应力行为,如厚多孔复合电极内部的局部颗粒断裂与界面剥离。声学检测技术因低成本、非侵入性与高灵敏度备受青睐,但其商业化仍面临从实验室研究向模组或电池包级检测的跨越挑战,涉及复杂工况下不同材料的声学响应、多电芯并发信号的复杂数据处理与分析,以及相邻电芯干扰信号的有效分离等关键瓶颈。
5 原位电学检测
实时原位监测内部电极状态是确保LIBs安全商业应用(通过自适应充电策略与风险评估)的关键需求,长期以来一直是重大挑战。原位电学检测方法基于应变敏感材料电阻与机械变形的线性相关性,具有显著优势:在保证电池运行条件的同时确保高测量精度,便于实时监测内部电极材料的动态演化过程;对环境干扰敏感度低,在不同环境条件下表现稳健;数据处理简便,单系统可支持多通道并行检测,实现电池模组同步监测;成本低廉、操作简便,具备显著的商业化应用潜力。
5.1 电阻应变传感器
电阻应变传感器为LIBs原位应变测量提供了直接的电学途径,其工作原理基于压阻效应,即将机械应变直接转换为电阻变化。典型应变片由附着在柔性聚合物基底上的敏感金属栅组成,当粘贴于电池表面时,可确保内部应力诱导变形的应变忠实地传递至金属栅,从而调制其电阻。基于欧姆定律,可推导出电阻率变化率ΔR/R与应变ε的线性关系。实际测量中需采用惠斯通电桥电路将微应变με转换为易处理的电压信号,结合材料本构关系(胡克定律:σ=Eε),可建立应变信号与内部应力的定量映射关系,实现应力演化的实时监测。
电阻应变片具有体积小、重量轻、灵敏度高、响应速度快等优势,特别适用于扣式电池、18650型LIBs等中小型LIBs的原位力学行为研究。Dai等基于弹性力学薄板小挠度理论建立了扣式电池单面正极壳的力学模型,通过箔式应变片实时监测正极壳中心的应变,推导了内部应力的实时演化,并利用该方法评估了多孔硅负极的改性效果。Zhu等提出了18650型LIBs内部应变传感器的集成方法,首次采用插入式应变片测量了圆柱LIBs内部膨胀引起的应变。Fan等成功将薄膜传感器集成到LIBs中,通过先进芯片技术将应变与温度变化信号转换为电磁波实现无线传输,这对下一代智能电池设计中的故障定位与安全预警具有重要意义。应变传感技术在材料组成、结构完整性与功能设计方面的进步,也为电池研究提供了助力,例如Nazari等开发的柔性纤维材料在应力下表现出卓越灵敏度,基于此设计的传感器可实现锂离子软包电池厚度的实时监测,测量结果与传统参考传感器高度一致,兼具高精度、优异重复性与极低检测限。为克服传统电阻应变片高温敏感性高、需外部激励电源的局限,Kim等利用III族氮化物(GaN)单晶薄膜的压电效应,将柔性GaN压电传感器贴附于商用锂离子电池模组表面,实现了正常与高温下的原位监测,证明了III-N压电薄膜传感器无需外部激励即可有效实现电池机械变形与健康状态的长期实时关联监测,且耐高温与电化学腐蚀。
5.2 原位膨胀仪
本综述对“光学检测”的范畴进行了明确界定:所讨论的光学技术(MOSS与LBPD)中,光作为应力信息的直接载体——内部应力改变电极曲率,进而改变光程(偏转角度或光斑间距),这种光学性质的变化构成核心被测物理量。该定义特意排除了仅将光学元件用作精密位移传感器测量宏观几何变化的技术,例如激光扫描膨胀仪中激光探头测量电芯表面绝对厚度变化,此类配置中激光仅充当非接触式测距仪,作用等同于线性可变差动变压器或电容位移传感器,不与电极材料相互作用以直接感知其内部应力状态。因此,此类膨胀计量方法在本节与其他膨胀测定技术一并归入电学检测范畴。
原位膨胀仪是研究层状材料离子嵌入膨胀行为、辅助结构设计及分析电极材料力学性能的重要仪器。根据测量原理,膨胀仪主要分为推杆膨胀仪、活塞膨胀仪与激光膨胀仪。推杆膨胀仪因耐高温(可工作于1000°C以上),主要用于固态电池电解质的高温烧结过程研究。活塞膨胀仪内部核心器件为线性可变差动变压器(LVDT)与电容位移传感器,通过样品膨胀推动活塞移动引起电容变化计算样品膨胀量,分辨率较高。Ivanov等开发的原位膨胀方法研究了LIBs的宏观膨胀,通过测量全电池中NCM(111)正极与石墨负极的膨胀行为,建立了评估全电池电极可逆膨胀的理论方法,指出电极材料孔隙率主要影响不可逆膨胀,对可逆膨胀影响甚微。Phillips等通过电容位移传感器检测了多种高容量正负极材料电化学循环过程中的厚度变化,表明两种不同类型石墨电极的最大可逆厚度变化分别为4.9%(球形MCMB型)与6.5%(片状型),并研究了全电池结构中电极的可逆与不可逆膨胀。Bauer等采用线性电压-位移传感器检测石墨基电极循环过程中的体积变化,开发了降低温度变化引起膨胀误差的算法,揭示了LIBs石墨负极在高倍率充放电过程中的异常膨胀弛豫行为,并指出此类膨胀测量方法非常适用于石墨分类的数据特征检测。激光膨胀仪基于光反射与折射原理,通过激光照射样品表面并检测反射光相位或位置变化,测量LIBs电极材料整体的宽范围膨胀。Spingler等采用激光扫描探针连续测量了不同充电条件下商用软包电池表面的可逆与不可逆厚度变化,指出并非所有过度膨胀都是可逆的,最终提出了高效安全的快充方案。Bohn等开发了高精度光学干涉膨胀测量系统,基于采集的3D数据Z值差异,实现了软包电池循环过程中整个表面厚度演化的高分辨率动态监测,揭示了电池厚度变化与电池衰减的内在关联。
原位膨胀仪在包括高温、腐蚀在内的复杂环境中表现出卓越的稳定性
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