起火、燃烧、爆炸……随着新能源汽车保有量的增加，与动力电池相关的安全事故似乎越来越多。
“这些年，因为过充、过热、机械损伤等问题，电动汽车的安全事故时有发生。”在3月30日爱思唯尔在线组织的能源前沿论坛上，华中科技大学教授黄云辉说。
新能源汽车国家大数据联盟曾发布的《新能源汽车国家监管平台大数据安全监管成果报告》显示，仅去年5月至7月，就发生了79起自燃安全事故，平均每**半就有一起事故发生。
黄云辉介绍，目前，车用动力电池以三元锂电池和磷酸铁锂电池为主，市场集中度*高，但动力电池在高能量密度、高安全、长寿命、低成本方面均面临挑战。
于是，如何以科技手段确保电池安全，成为黄云辉关注的问题。“锂离子电池的安全性是其在电动汽车和规模储能领域应用中*重要的性能指标，特别是对高能量密度的电池来说。”黄云辉说。
在他看来，电池安全问题出现的主要原因是电池的热失控和安全性失效，因此，在设计高能量密度和高安全电池时，需要有一些面向电池材料、电芯、模组及系统等的研发策略，其中之一就是要想办法对电池的健康状态（SOH）和荷电状态（SOC）进行准确监测，以确保电池包中的各个电池工作在适宜的温度和电压范围内，并能够对异常电池及其状态做出预警和切实响应。
近年来，黄云辉带领科研团队在研发无枝晶的高容量金属锂负*、超薄的柔性聚合物固态电解质以及面向固态电池的关键电*材料的同时，研发出了锂离子电池超声扫描系统。
“这就像是给电池做‘B超’。”黄云辉表示，“以往，‘B超’都是利用超声扫描观察人体内部结构，如今我们可以通过超声扫描检测电池的内部状态。这个技术准确地讲，是通常使用的‘B超’的升级版——‘C超’技术。”
基于超声技术，超声扫描设备系统通过可视化技术，可以在静态或在线情况下无损地直接透视电池内部，直观观察到电池内部的缺陷及气体和液体分布。同时，该系统还可以利用超声阻抗的改变，检测电*材料脱嵌锂及固体电解质界面膜（SEI膜）生长情况，快速诊断并发现电池内部微量产气，监测判断电池使用过程中的健康状态。
黄云辉介绍，电池超声扫描设备与X射线检测技术有很强的互补性，可以解决许多X射线不能解决的问题。比如可以利用超声波在电解液浸润不良区域透射率低的特性，检测电解液浸润情况；通过对电池内部微升级气体检测，评价电解液稳定性、三元材料包覆层有效性、析锂*限工况等各类SOH指标；通过观察电池故障伴随的超声特征值的急剧变化，及早剔除故障电芯，避免严重的安全事故；通过电池循环过程中超声信号的衰减变化预测电池的循环寿命；此外，设备还可以检测电池的荷电状态，对电池SOC估算精度的误差在1%-3%，远高于常规手段。
2015年，在国家自然科学基金委的项目支持下，黄云辉及其团队就开始了对电池超声扫描分析技术的基础研究，将超声信号和电池的电化学信号结合起来。2017年起，他们在华中科技大学无锡研究院开展自主知识产权技术开发，成功研制了适用于不同场景的电池超声扫描仪系列产品，成为国际上*早的锂电池超声无损智能诊断系统。
对于该类电池超声扫描仪，特斯拉电池项目研究主席杰夫·达恩教授在使用后评价道：“我们已经用它来研究电解液浸润、电解液稳定性以及老化电池中电解液的损耗，我们认为它还可以被用于研究电池内电解液*化过程，这方面实验已经开始，还可以想象用这台优秀的仪器完成许多其它实验。该设备的软件也很好用，一个小时的培训即可轻松掌握。”
黄云辉表示，目前电池超声扫描技术及其相关产品已经服务于华为、特斯拉、宁德新能源等十余家锂离子电池产业链企业，解决了许多技术难题，并将不断完善，以发挥更大作用。
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