【技术实现步骤摘要】
电池光纤原位检测系统及方法
本专利技术涉及一种电池检测系统，尤其是一种电池光纤原位检测系统及方法，属于光纤传感和电池管理领域。
技术介绍
金属锂具有非常高的理论比能量(3860mAhg-1)和相对低的电化学电势(-3.04V)，与相应的正极材料相匹配后组装的电池具有最高的理论比能量密度。因此金属锂电池也被认为是最有潜力突破目前锂离子电池能量密度瓶颈的候选材料之一。但是到目前为止，金属锂作为负极在二次电池体系中的应用却始终没有大规模商品化，主要原因在于锂金属锂二次电池充放电时，锂会不均匀地在电极上表面上溶解-沉积。这种不均匀的溶解-沉积过程会形成枝晶，当枝晶生长到一定的程度，容易刺穿隔膜导致电池短路，继而引发电池起火爆炸等安全事故。但是由于金属锂用于二次电池负极材料具备独特优势，金属锂二次电池负极研究仍具有重要发展潜力。金属锂二次电池的枝晶生长是影响锂离子电池其安全性和稳定性的根本问题之一，锂枝晶的生长会导致电池内部的温度、压力发生关联性的变化。但是，当前电池的温度、压力监测主要采用外置传感探头或模型推演的方式获得电池...
【技术保护点】
1.一种电池光纤原位检测系统，其特征在于，包括光源、光谱仪和光纤传感器，所述光纤传感器为反射式光纤传感器或透射式光纤传感器；/n所述光纤传感器为反射式光纤传感器时，光纤传感器的端面镀有反射膜；所述光源和光谱仪分别与环形器/光纤合束器连接，所述环形器/光纤合束器与光纤传感器连接；/n所述光纤传感器为透射式光纤传感器时，所述光源、光纤传感器和光谱仪依次连接；/n所述光纤传感器植入电池内部，与电池内部的其中一个电极或两个电极紧贴，所述电池与充放电装置、外部用电负载或电化学工作站连接。/n
【技术特征摘要】
1.一种电池光纤原位检测系统，其特征在于，包括光源、光谱仪和光纤传感器，所述光纤传感器为反射式光纤传感器或透射式光纤传感器；
所述光纤传感器为反射式光纤传感器时，光纤传感器的端面镀有反射膜；所述光源和光谱仪分别与环形器/光纤合束器连接，所述环形器/光纤合束器与光纤传感器连接；
所述光纤传感器为透射式光纤传感器时，所述光源、光纤传感器和光谱仪依次连接；
所述光纤传感器植入电池内部，与电池内部的其中一个电极或两个电极紧贴，所述电池与充放电装置、外部用电负载或电化学工作站连接。
2.根据权利要求1所述的电池光纤原位检测系统，其特征在于，所述光纤传感器包括倾斜布拉格光纤光栅、布拉格光纤光栅、长周期光纤光栅、单模光纤-多模光纤-单模光纤干涉器件、单模光纤-无芯光纤-单模光纤干涉器件和微纳光纤器件的其中之一。
3.根据权利要求2所述的电池光纤原位检测系统，其特征在于，所述倾斜布拉格光纤光栅的倾角小于45度，且倾斜布拉格光纤光栅的轴向长度小于20mm。
4.根据权利要求2所述的电池光纤原位检测系统，其特征在于，所述倾斜布拉格光纤光栅的模式有效折射率与电池的电解液相匹配。
5.根据权利要求2所述的电池光纤原位检测系统，其特征在于，所述光源的输出光谱为1200～1800nm，光源输出光谱的范围与倾斜布拉格光纤光栅透射光谱的包络范围相匹配。
6.根据权利要求1-5任一项所述的电池光纤原位检测系统，其特征在于，所述光纤传感器表面镀一层纳米涂层、二维材料、过渡金属氧化物、半导体薄膜或纳米结构材料，用于增强光纤传感器的比表面积和枝晶检测灵敏度。
7.根据权利要求6所述的电池光纤原位检测系统，其特征在于，所述光纤传感器表面覆盖一层惰性的纳米薄膜，用于防止电解液或电极与光纤传感器之间发生反应；
或所述光纤传感器表面镀一层纳米涂层后覆盖一层惰性的纳米薄膜，用于防止电解液或电极与纳米涂层之间发生反应；
或所述光纤传感器表面镀一层纳米结构材料后覆盖一层惰性的纳米薄膜，用于防止电解液或电极与纳米结构材料之间发生反应。
8.一种电池光纤原位检测方法，其特征在于，所述方法包括：将内部刻有倾斜布拉格光纤光栅的光纤传感器植入电池内部，与电池内部的其中一个电极或两个电极紧贴；搭建光纤传感光路，将电池与充放电装置、外部用电负载或电化学工作站连接；在电池充放电过程中，与光纤传感器紧贴的电极发生氧化还原反应，当该电极表面生长出枝晶时，该电极表面电解液离子的浓度发生异常变化，从而导致光纤表面折射率的异常变化，折射率的异常变化引起光纤传感器的光谱变化，通过光谱仪实时记录光纤传感器的光谱信息，实现对枝晶生长状态的实时监测。
9.根据权利要求8所述的电池光纤原位检测方法，其特征在于，所述实现对枝晶生长状态的实时监测，具体为：通过光谱中包层模式的波长漂移或者光学强度变化，作为枝晶生长状态的定性、半定量和定量评判依据。
10.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭团，麦耀华，钟海，李凯伟，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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