近日，哈尔滨工业大学化工与化学学院杜春雨教授团队在电池无损检测研究领域取得重要进展。团队创新性研发了基于电池外部磁场的原位无损映射技术，攻克了商业电池内部反应时空分布监测的科学难题，实现了商用锂离子电池内部电化学反应时空演化过程的原位追踪与可视化解析。研究成果以《商用电池空间非均匀反应动态演化的原位映射》(Operando mapping of the dynamic evolution of spatially inhomogeneous reactions in commercial batteries)为题发表在《焦耳》(Joule)上。该成果为研究电池复杂工况条件下的运行稳定性和可靠性提供了新的理论框架。
电池内部反应的时空分布及演化是决定电池性能的关键因素，同时也是电池内部状态的重要标志。然而，电池领域长期存在着电池工作过程“内部反应不可见、动态演化难解析”的世界性挑战。团队针对这一挑战，提出电池外部磁场与内部电流密度的定量映射关系，发明了电池内部反应时空动态演变的磁场成像解析新技术，并自主设计构建了高灵敏、低噪声、自动化的原位测试系统，解决了锂离子电池内部反应分布难以准确跟踪的难题。团队运用此技术揭示了锂离子电池运行过程中的内部自调节动态反馈机制。
该技术能准确识别电池的潜在设计与制造缺陷，分析不同工况、结构以及应力条件下的电池内部状态，为电池结构设计优化、衰退机理分析、异常状态早期诊断及电池生产质量管控等方面提供了新途径，具有工程应用潜力。同时，该技术具有显著的普适性和通用性，可用于各类电化学体系内反应空间分布与动态演化的高分辨无损检测分析。
运用外部磁场测量对商用电池内部非均匀反应进行时空映射
哈工大为论文第一完成单位，化工与化学学院博士生赵怀安为论文第一作者，杜春雨教授为论文通讯作者。尹鸽平教授，韩国康副研究员，都健男助理研究员，博士生项李志、崔邴晗、周庆洁、李赛、刘峥参与相关研究工作。
该研究获国家自然科学基金等项目资助。
