北京理工大学先进结构技术研究院教授陈浩森团队自主研制了一种电池单体无损植入式智能传感系统，可长期、稳定且准确地测量并无线传输电池内部信号，从而显著提升电池的安全性和长期运行稳定性。5月14日，相关研究成果发表在《自然》上。

据统计，2010-2024年间，全球共报告近万起锂离子电池安全事故，对新能源汽车、储能系统等领域发展构成重大挑战。传统外部传感技术难以满足电池内部风险信号的早期精准识别，使得植入式内部传感技术备受期待，但包括欧美在内的植入方案，仍存在破坏电池密封结构、电磁屏蔽导致信号传输受限、长期稳定性不足以及工业化兼容性较差等技术瓶颈。

陈浩森告诉《中国科学报》，区别于欧美的技术体系与思路，团队另辟蹊径，提出“中国方案”，以期实现“测得准”“埋得进”“传得出”“用得好”的效果：耐腐感知（测得准）：研制50微米薄膜耐化学/电化学腐蚀传感器，解决了植入传感器长寿命需求与电化学腐蚀环境的问题；无损植入（埋得进）：提出兼容工业制造流程的无损植入工艺，解决了传感器植入需求与电池全寿命周期稳定服役的问题；跨屏传输（传得出）：研制基于载波传输的微型通信芯片，解决了传感信号高效传输需求与电池单体外壳电磁屏蔽的问题；智能预警（用得好）：基于长期监测电池内部传感信号构建数据驱动分析模型，初步应用于单体电池内部失效早期预警。

基于此方案，团队设计了一种小型化、低功耗的植入式传感系统，可以精确地感知和无线传输锂离子电池内部的温度和应变信号。该植入式传感系统在商用100安时方形磷酸铁锂电池中具有超低功耗（0.068‰）；集成该传感系统的方形电池在1000次循环中表现出高稳定性，容量保持率为93.74%，这几乎与未集成该系统的电池循环稳定性相同。

结合基于反向传播神经网络构建的预测模型和内部应变信号，实现了电极断裂位置的定位。基于植入温度传感系统和内短路触发技术，实现了对方形锂离子电池内部热失效的早期诊断。该植入式传感系统可以较早地识别出电池内部异常温度和应变信号，从而提高了锂离子电池的安全性。

陈浩森表示，未来十年行业“用得好”是唯一评价标准，团队将聚焦完善专用科学仪器，围绕内部植入传感“Lab-in-chip”思路，提供揭秘电池内部“黑箱”的无损科研工具；构建数字孪生电池，结合自主研制的电池多尺度仿真软件，解析“电池指纹”实现电池状态精准预测；制造本质安全电池，融合智能传感、计算软件与AI算法，实现电池“早预警、早处置”的本质安全。该工作推动了能源电池智能传感在储能电站、电动汽车的落地应用，加速了能源电池的本质安全进程，推动了行业迈向更安全、更可持续的未来。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-025-08785-7