近年來，能源電池技術發展迅猛，但安全問題日益凸顯。據統計，2010-2024年間，全球共報告近萬起鋰離子電池安全事故，對新能源汽車、儲能系統等領域發展構成重大挑戰。傳統外部傳感技術難以滿足電池內部風險信號的早期精準識別，使得植入式內部傳感技術備受期待，但包括歐美《Battery 2030+》等研究計劃在內的植入方案，仍存在破壞電池密封結構、電磁屏蔽導致信號傳輸受限、長期穩定性不足以及工業化兼容性較差等技術瓶頸。

區別于歐美的技術體系與思路，團隊歷經十余年多學科交叉攻關，另辟蹊徑，提出“中國方案”：

（1）耐腐感知（測得準）：研制50μm薄膜耐化學/電化學腐蝕傳感器，解決了植入傳感器長壽命需求與電化學腐蝕環境的問題；

（2）無損植入（埋得進）：提出兼容工業制造流程的無損植入工藝，解決了傳感器植入需求與電池全壽命周期穩定服役的問題；

（3）跨屏傳輸（傳得出）：研制基于載波傳輸的微型通信芯片，解決了傳感信號高效傳輸需求與電池單體外殼電磁屏蔽的問題；

（4）智能預警（用得好）：基于長期監測電池內部傳感信號構建數據驅動分析模型，初步應用于單體電池內部失效早期預警。

基于此方案，團隊設計了一種小型化、低功耗的植入式傳感系統，可以精確地感知和無線傳輸鋰離子電池內部的溫度和應變信號。該植入式傳感系統在商用100 Ah方形磷酸鐵鋰電池中具有超低功耗（0.068‰）；集成該傳感系統的方形電池在1000次循環中表現出高穩定性，容量保持率為93.74%，這幾乎與未集成該系統的電池循環穩定性相同。結合基于反向傳播（BP）神經網絡構建的預測模型和內部應變信號，實現了電極斷裂位置的定位?；谥踩霚囟葌鞲邢到y和內短路觸發技術，實現了對方形鋰離子電池內部熱失效的早期診斷。該植入式傳感系統可以較早地識別出電池內部異常溫度和應變信號，從而提高了鋰離子電池的安全性。本技術相關成果已在Nature發表。

圖1.電池單體無損植入式智能傳感系統