黃云輝：給電池“健康”做個“C超”

倪思潔

起火、燃燒、爆炸……隨著新能源汽車保有量的增加，與動力電池相關的安全事故似乎越來越多。

“這些年，因為過充、過熱、機械損傷等問題，電動汽車的安全事故時有發生?！痹诮諓鬯嘉栐诰€組織的能源前沿論壇上，華中科技大學教授黃云輝說。

黃云輝介紹，目前，車用動力電池以三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池為主，市場集中度極高，但動力電池在高能量密度、高安全、長壽命、低成本方面均面臨挑戰。

于是，如何以科技手段確保電池安全，成為黃云輝關注的問題?！颁囯x子電池的安全性是其在電動汽車和規模儲能領域應用中最重要的性能指標，特別是對高能量密度的電池來說。”黃云輝說。

在他看來，電池安全問題出現的主要原因是電池的熱失控和安全性失效，因此，在設計高能量密度和高安全電池時，需要有一些面向電池材料、電芯、模組及系統等的研發策略，其中之一就是要想辦法對電池的健康狀態（SOH）和荷電狀態（SOC）進行準確監測，以確保電池包中的各個電池在適宜的溫度和電壓范圍內工作，并能夠對異常電池及其狀態作出預警和切實響應。

近年來，黃云輝帶領科研團隊在研發無枝晶的高容量金屬鋰負極、超薄的柔性聚合物固態電解質以及面向固態電池的關鍵電極材料的同時，研發出了鋰離子電池超聲掃描系統。

“這就像是給電池做‘B超?！秉S云輝表示，“以往，‘B超都是利用超聲掃描觀察人體內部結構，如今我們可以通過超聲掃描檢測電池的內部狀態。這個技術準確地講，是通常使用的‘B超的升級版——‘C超技術?！?/p>

基于超聲技術，超聲掃描設備系統通過可視化技術，可以在靜態或在線情況下無損地直接透視電池內部，直觀觀察到電池內部的缺陷及氣體和液體分布。同時，該系統還可以利用超聲阻抗的改變，檢測電極材料脫嵌鋰及固體電解質界面膜（SEI膜）生長情況，快速診斷并發現電池內部微量產氣，監測判斷電池使用過程中的健康狀態。

2015年，在國家自然科學基金委的項目支持下，黃云輝及其團隊開始了對電池超聲掃描分析技術的基礎研究，將超聲信號和電池的電化學信號結合起來。2017年起，他們在華中科技大學無錫研究院開展自主知識產權技術開發，成功研制了適用于不同場景的電池超聲掃描儀系列產品，成為國際上最早的鋰電池超聲無損智能診斷系統。

黃云輝表示，目前電池超聲掃描技術及其相關產品已經服務于華為、特斯拉、寧德新能源等十余家鋰離子電池產業鏈企業，解決了許多技術難題，并將不斷完善，以發揮更大作用。