Early Warning of Thermal Runaway in Lithium-Ion Batteries Using Surface Acoustic Wave Strain Sensors

Der Artikel präsentiert eine umfassende Studie zur Früherkennung von thermischen Ausreißern in Lithium-Ionen-Batterien mittels Dehnungssensoren für Oberflächenwellen (SAW). Zunächst wird die entscheidende Rolle von Batteriespeichern bei der Optimierung der Nutzung erneuerbarer Energien und die mit dem thermischen Ausreißer in Lithium-Ionen-Batterien verbundenen Risiken hervorgehoben. Die Autoren stellen SAW-Dehnungssensoren aufgrund ihrer hohen Empfindlichkeit, kompakten Größe und Fähigkeit, ohne externe Stromversorgung zu arbeiten, als vielversprechende Lösung für Frühwarnsysteme vor. Die Studie umfasst die Entwicklung eines multiphysikalischen Modells zur Simulation des Batterieverhaltens unter verschiedenen Bedingungen, wobei der Schwerpunkt auf Dehnungsänderungen liegt, die durch die Gaserzeugung während Nebenreaktionen verursacht werden. Die SAW-Dehnungssensoren wurden an einem Strahl mit gleichmäßiger Beanspruchung und an einer Batterieschale getestet, was ihre Zuverlässigkeit bei der frühzeitigen Warnung vor thermischen Ausreißversuchen unter Beweis stellte. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass diese Sensoren Dehnungswerte erkennen können, lange bevor starker thermischer Ausreißer eintritt, was sie zu einem wertvollen Werkzeug zur Verbesserung der Batteriesicherheit macht. Der Artikel schließt mit der Betonung der Anpassungsfähigkeit und Robustheit von SAW-Dehnungssensoren in verschiedenen Batterietypen und ihres Potenzials, die Sicherheit von Batteriespeichern deutlich zu verbessern, wenn sie mit anderen Überwachungsparametern integriert werden.