锂离子电池中电流密度的量子磁成像
量子物理
2025-12-02 v1 仪器与探测器
摘要
随着电池组件生产的快速增长，对质量控制、老化预测和回收的先进诊断工具需求日益迫切。大多数现有技术缺乏捕捉非侵入性内部电化学过程所需的空间和时间分辨率。本文提出了一种用于电池电流密度的磁成像技术，这是一种灵敏的量子磁力计方法，利用光泵浦磁力计（OPM）对开路电路配置下的内部动态进行实时成像。我们演示了该方法用于监测6000 mA h锂离子电池在不同脉冲持续时间和电流以及不同电荷态下的脉冲放电后松弛过程的监测。测量结果以超导量子干涉仪（SQUID）磁力计为基准，并通过三维有限元仿真进行验证。等值电路模型用于解释松弛轮廓，揭示了空间分辨特征和瞬态磁场信號，这些信號在补充的非侵入式技术（如电化学阻抗谱（EIS））中难以获取。本工作确立了基于OPM的电池电流密度磁成像作为一种强大的诊断工具，具有对电池开发、制造质量保证和二次生命周期评估的潜在影响。
引用
@article{arxiv.2512.01125,
title = {Quantum magnetic imaging of current density in lithium-ion batteries},
author = {W. Evans and T. Coussens and M. T. M. Woodley and A. M. Fabricant and G. D. Kendall and M. Sonnet and D. Wasylowski and D. U. Sauer and F. Oručević and P. Krüger},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.01125},
year = {2025}
}
备注
18 pages, 8 figures