亿纬锂能60工厂628Ah大电芯的智慧电芯技术

百科 2025-01-17 15:18 广东

12月11日，亿纬锂能60GWh超级储能工厂一期暨 Mr.Big正式投产，工厂单线产能超15GWh，也是行业首批量产的600Ah+储能电芯。

根据亿纬锂能介绍，628Ah Mr.Big储能电芯采用了智慧电芯技术提升电芯安全性。

所谓的智慧电芯技术，按照小编的理解就是在电芯中植入传感器，实时监测测电池内部温度、压力、应变和气体等信号的变化情况，通过盖板中增加cpu芯片结合AI和智能算法及时预警电池热失控，增强锂离子电池在不同应用场景下的安全性。

总的来说，智慧电芯技术就是锂离子电池利用植入传感器进行内部信号无损监测的技术。

根据采集到的信号不同，传感器可以分为：内置式温度传感器，内置式应变传感器，内置式压力传感器，内置式气体传感器。

内置式温度传感器

内置式温度传感器能够直接提供准确的电池内部温度，实现电池热失控精准预测。可以实现对电池内部温度的多点测量，但需要克服电池内部复杂化学环境以及对电池性能无影响的挑战。

内置式温度传感又可以分为：热阻式温度传感器，热电偶和光纤传感器。

热阻式温度传感器利用电阻对温度的依赖性，可以实时测量内部温度，结果比电池表面温度快速且准确。

但是它需要特殊的保护层或基板来避免和电解液发生反应，这会增加制造成本。

热阻式传感器

热电偶具有灵敏度高、尺寸小、成本低、测量范围宽（高达1200℃）等优点，可以用于测量单点或分布式内部温度，适用于不同类型和形状的电池。

但是热电偶的植入方法可能会对电池结构进行一定的破坏，存在电解液泄露的风险。

热电偶传感器

光纤传感器是近年来新兴的技术，具有体积小且耐腐蚀的特点，有比较好的应用前景。

不同温度传感器嵌入电池的方法及性能比较

热阻式温度传感器监测温度范围较低；热电偶响应时间较长；光纤传感器对电池包装要求较高，且易受弯曲和振动的影响

内置式应变传感器

内置式应变传感器能够监测锂离子电池结构和构造的衰变导致的电池内应变和压力的不可逆变化。锂离子电池的应变参数的变化可以反映电池容量、充电状态等参数的变化。目前的应变传感器会破坏电池结构，限制了实际应用。

内置式压力传感器

在滥用条件下，电解液会分解产生大量气体，导致电池体积不受控制地膨胀。实时监测电池内部气压的变化，对于了解电池的健康状况具有重要意义。

和温度传感器相比，准确测量锂离子电池内部压力可以更及时地预测热失控。但是压力传感器的体积一般都比较大，限制了它在锂离子电池内部的应用。

内置式气体传感器

在热失控过程中，电池温度、放电电压、放电电流等特征信号的变化并不明显，BMS很难监测到这些信号。但是在热失控的初期阶段会有大量的气体产生，而且气体信号的出现时间要早于温度、电压等特征信号，使用气体传感器检测电池内部的气体信号可以更快地预测热失控。

　热失控期间各传感器测量值变化情况

气体传感器可能存在气体交叉干扰和气体传感器中毒的风险。

内置式传感器面临的挑战

①内置的传感器必须要有高的耐化学腐蚀和耐高温性。

②内置式传感器必须要有有效的绝缘，避免阳极、阴极和传感器之间发生短路。

③内置式传感器必须对锂电池短期和长期性能低影响甚至无影响。

④内置式传感器必须与电池制造工艺兼容，保证电池的密封性。

参考资料：

1.https://mp.weixin.qq.com/s/K2QCgSdTdQXdciMXjAiZBg

2.锂离子电池内部信号监测技术概述，王玉婷

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