同濟大學黃佳Matter:離子導電金屬有機骨架超靈敏地檢測鋰離子電池中的電解質洩漏

鋰離子電池（LIBs）作為理想的儲能系統之一，由於其高功率密度和高能量密度成為現代社會發展必不可少的部分。然而，作為將化學能轉化為電能的動力源，在加熱，擠壓，碰撞或過度充電的情況下，LIB的安全問題已經引起了消費者的極大關注。大部分LIBs安全問題通常是由電解質洩漏引起的有機蒸氣的爆燃或爆炸引起的，而且很難通過車載設備在早期發現損壞的電池組。在電池結構和組成方面沒有新突破的情況下，實時監測電池狀態可能是確保LIBs安全的最有效途徑。近日，同濟大學黃佳教授報導了一種新型的電子傳感器，該傳感器由獨特的離子導電金屬有機骨架（IC-MOF）薄膜製成，用於檢測鋰離子電池（LIB）電解質洩漏。1）研究人員對基於輸出電流，電容和等效電阻的傳感信號進行了全面研究和比較。電子傳感器可以在幾秒鐘內快速檢測出碳酸二甲酯（50 ppb）和LIB電解質（20 nL）洩漏。2）機理研究表明，IC-MOF薄膜中分析物與金屬離子之間的直接相互作用使得傳感器具有超高靈敏度和響應速度。3）通過測試顯示電解質洩漏的實際LIB，研究人員進一步證明了傳感器的實時檢測。此外，傳感器能夠發出洩漏信號，而洩漏的電池電壓可以保持與原始電池幾乎相同的電壓達幾個小時，這表明該傳感器具有數小時的預警能力。4）研究人員展示了傳感器的長期穩定性（在環境大氣中經過6個月的測試，變化可忽略不計）。

Lu et al., Ultrasensitive Detection of Electrolyte Leakage from Lithium-Ion Batteries by Ionically Conductive Metal-Organic Frameworks, Matter (2020)

DOI：10.1016/j.matt.2020.05.021

https://doi.org/10.1016/j.matt.2020.05.021