UNIST开发“游戏规则改变者”技术：用传感器检测全固态电池短路前兆

Published 15 Jul.2025 10:03(KST)

Updated 30 Jul.2025 16:42(KST)

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Lee Hyeonuk教授团队开发锂枝晶形成引发短路风险诊断技术

锂垂直生长时压力与位移呈非对称性…刊登于ACS Energy Letters

一种在全固态电池上安装传感器、以便在早期阶段感知短路前兆症状的技术已经问世。

蔚山科学技术院能源化学工程系 Lee Hyunwook 教授团队15日表示，他们开发出一项技术，通过在全固态电池外部附着压力传感器和位移传感器，预先感知锂枝晶的形成。

研究团队成员左为 Lee Hyeonuk 教授右为第一作者研究员 Jeong Sunjae 由 UNIST 提供

全固态电池是用固体电解质替代挥发性液体电解质的下一代电池。爆炸和起火风险大幅降低，但电池报废式失效的电气短路可能性依然存在。

短路是针状的锂枝晶贯穿电解质时出现的现象，采用锂金属作为负极材料的全固态电池更容易长出枝晶。

这种枝晶是在电池充电过程中，锂金属沿电极“垂直”方向堆积而生成的；在正常的充电过程中，锂金属会沿电极表面的“水平方向”均匀镀覆。

研究团队通过在电池单体上附着压力传感器和两个位移传感器，开发出一项可及早探测枝晶的技术。其原理是读取枝晶生成时电池单体内部发生的微小体积变化。当出现垂直方向生长时，压力变化会非常剧烈，且附着在电池单体两侧的位移传感器所测得的单体厚度变化差异也显著增大。

通过这一分析方法，还找出了能够抑制枝晶的条件。成品电池是通过层层叠加单体电池构成的结构，方法是提高自上而下施加的堆叠压力。此外，通过在负极表面涂覆与锂相容性良好的银或镁，也能够抑制枝晶的形成。

提高压力的方法不仅对锂金属负极有效，对商用电池中使用的硅复合负极同样有效。当施加20兆帕以上的压力时，锂会均匀嵌入负极，库仑效率达到99.7%。这意味着锂损失几乎没有，充放电效率高、寿命长。

读取全固态电池压力与位移变化的短路前兆症状诊断方法。

Lee Hyunwook 教授表示：“全固态电池由于没有挥发性电解质，爆炸风险较低，但如果锂枝晶刺穿固体电解质，就可能在电池单体内部引发电气短路。本次研究为事先诊断这类风险提供了定量标准。由于能够实时掌握镀覆的方向性和均匀性，这项技术有望成为提升全固态电池安全性和推动其商业化的关键基础。”

此次研究成果已于6月10日在国际学术期刊《ACS Energy Letters》在线发表，并被评为过去一个月中浏览量最高的论文。

本研究在现代汽车、科学技术信息通信部及韩国研究财团等机构的资助下完成。

本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。