高精度传感器是了解电池内部情况的唯一方法。它们能够区分由正常电极体积变化引起的微小、可逆的压力波动与由产气或锂沉积等退化机制引起的关键、不可逆的压力积聚。
通过捕捉这些细微的机械信号，工程师可以区分运行膨胀和内部衰减，从而实现对电池健康状态 (SOH) 的准确、无损诊断。
内部压力的双重性质
要有效监测方形电池，必须跟踪两种截然不同的压力演变类型。需要高精度传感器，因为标准的工业传感器通常缺乏区分它们的能力。
捕捉可逆波动
活性材料会“呼吸”。在标准的充电和放电循环过程中，电极活性材料的体积会自然变化。
高精度传感器能够持续捕捉这些微小、可逆的波动。这些数据基线代表了电池在运行过程中的正常机械“心跳”。
检测不可逆累积
副反应会留下永久的痕迹。长期以来，电池会遭受固态电解质界面 (SEI) 生长、产气和锂沉积等退化机制的影响。
这些反应会导致不可逆的压力累积。高精度传感器可以识别这种逐渐上升的趋势，并将其与上述正常的、可逆的循环区分开来。
从原始数据到诊断洞察
高精度传感器的价值在于如何利用这些数据进行分析。它将原始压力读数转化为可操作的工程指标。
为理论模型提供支持
一致性对于计算至关重要。用于预测电池行为的理论模型需要极其稳定可靠的输入。
高灵敏度传感器可确保数据收集的一致性。这种保真度对于准确计算复杂的内部特性（例如电池组件的内部弹性模量）至关重要。
无损健康评估
无损诊断。传统上，了解内部退化通常需要拆解电池。
通过关联可逆和不可逆的压力变化，操作员可以对电池的健康状态 (SOH) 进行无损诊断。这使得在不使电池离线的情况下进行预测性维护和准确的寿命估算成为可能。
理解权衡
虽然高精度提供了更深入的洞察，但它也带来了一些必须加以管理的特定挑战。
灵敏度与噪声
高灵敏度可以捕捉一切。能够检测 SEI 生长微小变化的传感器也可能检测到外部振动或夹具中的热膨胀。
必须确保机械装置牢固，并且数据分析能够滤除环境噪声。没有这个背景，高精度数据可能会导致关于内部压力尖峰的误报。
为您的目标做出正确的选择
选择正确的仪器取决于您想证明关于电池生命周期的什么。
- 如果您的主要重点是循环寿命预测：优先选择能够分离不可逆压力累积以追踪锂沉积等副反应的传感器。
- 如果您的主要重点是机械建模：确保您的传感器提供计算内部弹性模量所需的一致、高保真输入。
压力监测的精度不仅仅是准确性；它是区分猜测电池健康状况和了解电池健康状况的区别。
总结表：
| 特征 | 可逆波动 | 不可逆累积 |
|---|---|---|
| 主要原因 | 电极材料“呼吸”（体积变化） | SEI 生长、产气、锂沉积 |
| 时间尺度 | 短期（每次充放电循环） | 长期（生命周期时长） |
| 传感器要求 | 高灵敏度以捕捉微小的机械信号 | 长期稳定性以追踪渐进趋势 |
| 诊断价值 | 建立运行基线/弹性模量 | 预测 SOH 和内部退化机制 |
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参考文献
- Shuaibang Liu, Xiaoguang Yang. Expansion Pressure as a Probe for Mechanical Degradation in LiFePO4 Prismatic Batteries. DOI: 10.3390/batteries11110391
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
