膜的光的透射。例如，可W通过应用van de 化1st的教导直接计算单个球形散射体对光的散射。要想获得额外信息，请参考van de Hulst H. , Light scattering by small particles, 1957, J. Wiley&Sons, NY。下面的表 1 示出了随着电解质（颗粒）的折射率与膜（介质）的折射率的比值而变化的W及随着尺寸 为25微米X 25微米X 1厘米（cm)的箱形体内的颗粒数量而变化的，单个球形颗粒对光的 散射。该样的箱形体表示光线在穿过隔板的1cm段传播所循迹（trace)的区域。颗粒的数 量代表膜具有40%的孔隙度。因而，对于直径200nm的球形散射体而言，如果膜和电解质的 折射率相差0. 01，那么95% W上的光将透射而非受到散射。而且，如果颗粒具有100皿的 直径，0. 04的折射率差仍将对应于超过91 %的透射光。尽管针对电解质折射率低于膜折射 率的情况执行了计算，但是在离子液体的折射率高出相同的量的情况下结果是类似的。
[0037] 表1球形颗粒的散射 [00%]
【主权项】
1. 一种用于监测电池单元的即将发生的故障的发展的电池单元结构，包括： 电池单元隔板，所述电池单元隔板由光透射材料形成，所述光透射材料所具有的光透 射特性随着包括所述隔板的电池单元的即将发生的故障的状态而变化； 第一光纤，所述第一光纤用于将光透射到所述隔板内，且所述第一光纤被集成到所述 隔板； 第二光纤，所述第二光纤用于接收穿过所述隔板透射的光，且所述第二光纤被集成到 所述隔板； 光源，所述光源被禪合至所述第一光纤；W及 光探测器，所述光探测器被禪合至所述第二光纤； 其中，与所述第二光纤相关的所述电池单元的第一部分的故障状态能够被确定。
2. 根据权利要求1所述的用于监测电池单元的故障状态的电池单元结构，其中，将所 述单元隔板形成为凝胶化聚合物膜。
3. 根据权利要求1所述的用于监测电池单元的故障状态的电池单元结构，其中，将所 述单元隔板形成为被拉制W生成高孔隙度膜的多孔聚締姪。
4. 根据权利要求3所述的用于监测电池单元的故障状态的电池单元结构，其中，选择 相关电解质，使得所述相关电解质的折射率处于对应于所述高孔隙度膜的折射率范围的范 围内。
5. 根据权利要求4所述的用于监测电池单元的故障状态的电池单元结构，其中，所述 相关电解质是离子液体。
6. 根据权利要求1所述的用于监测电池单元的故障状态的电池单元结构，还包括： 第=光纤，所述第=光纤用于接收穿过所述隔板透射的光，且所述第=光纤被集成到 所述隔板；W及 光探测器，所述光探测器被禪合至所述第=光纤； 其中，与所述第=光纤相关的所述电池单元的第二部分的故障状态能够被确定。
7. 根据权利要求1所述的用于监测电池单元的故障状态的电池单元结构，还包括为所 述隔板赋予波导特性的处于所述隔板的至少一侧的外层。
8. 根据权利要求7所述的用于监测电池单元的故障状态的电池单元结构，其中，所述 隔板的所述至少一侧包括隔开的具有降低的孔隙度的区域。
9. 根据权利要求8所述的用于监测电池单元的故障状态的电池单元结构，其中，所述 具有降低的孔隙度的区域之间的间隔与将要检测的故障结构处于相同的数量级或者更小。
10. 根据权利要求7所述的用于监测电池单元的故障状态的电池单元结构，还包括为 所述隔板赋予波导特性的处于所述隔板的第一和第二侧的外层。
11. 根据权利要求7所述的用于监测电池单元的故障状态的电池单元结构，其中，所述 外层包括具有比所述隔板的巧的折射率更低的折射率的材料。
12. -种用于监测电池单元的故障状态的方法，包括： 由光透射材料形成电池单元隔板，所述光透射材料具有的光透射特性是随着包括所述 隔板的电池单元的故障状态而变化的； 将用于透射光的第一光纤集成到所述隔板； 将用于接收穿过所述隔板透射的光的第二光纤集成到所述隔板； 将光源禪合至所述第一光纤； 将光探测器禪合至所述第二光纤；W及 根据所述光探测器的输出确定与所述第二光纤相关的所述电池单元的第一部分的故 障状态。
13. 根据权利要求12所述的用于监测电池的故障状态的方法，还包括： 将用于接收穿过所述隔板透射的光的第=光纤集成到所述隔板； 将光探测器禪合至所述第=光纤；W及 根据禪合至所述第=光纤的所述光探测器的输出确定与所述第=光纤相关的所述电 池单元的第二部分的故障状态。
14. 根据权利要求12所述的用于监测电池的故障状态的方法，还包括在所述隔板的至 少一侧形成外层，从而为所述隔板赋予波导特性。
15. 根据权利要求14所述的用于监测电池的故障状态的方法，还包括在所述隔板的第 一侧和第二侧形成外层，从而为所述隔板赋予波导特性。
16. 根据权利要求14所述的用于监测电池的故障状态的方法，还包括采用所具有的折 射率低于所述隔板的巧的折射率的材料形成所述外层。
17. -种用于监测电池单元的即将发生的故障的发展的电池单元结构，包括： 电池单元隔板，所述电池单元隔板由光透射材料形成，所述光透射材料具有光散射特 性，所述光散射特性是随着包括所述隔板的电池单元的即将发生的故障的状态而变化的； 第一光纤，所述第一光纤用于将光透射到所述隔板内，且所述第一光纤被集成到所述 隔板； 第二光纤，所述第二光纤用于接收在所述隔板内被散射的光，且所述第二光纤被集成 到所述隔板； 光源，所述光源被禪合至所述第一光纤；W及 光探测器，所述光探测器被禪合至所述第二光纤； 其中，与所述第二光纤相关的所述电池单元的第一部分的故障状态能够被确定。
18. 根据权利要求17所述的用于监测电池单元故障状态的电池单元结构，其中，所述 光透射材料还具有光透射特性，所述光透射特性随着包括所述隔板的电池单元的即将发生 的故障的状态而变化，且所述电池单元结构还包括： 第=光纤，所述第=光纤用于接收穿过所述隔板透射的光，且所述第=光纤被集成到 所述隔板内；W及 光探测器，所述光探测器被禪合至所述第=光纤； 其中，与所述第=光纤相关的所述电池单元的第二部分的故障状态能够被确定。
19. 根据权利要求17所述的用于监测电池单元故障状态的电池单元结构，其中，所述 第二光纤接收W相对于所述隔板内的初始光传播方向的锐角散射的光。
20. 根据权利要求17所述的用于监测电池单元故障状态的电池单元结构，其中，将所 述单元隔板形成为凝胶化聚合物膜。
21. 根据权利要求17所述的用于监测电池单元故障状态的电池单元结构，其中，将所 述单元隔板形成为被拉制W生成高孔隙度膜的多孔聚締姪。
22. 根据权利要求21所述的用于监测电池单元故障状态的电池单元结构，其中，选择 相关电解质，使得所述相关电解质的折射率处于对应于所述高孔隙度膜的折射率范围的范 围内。
23.根据权利要求22所述的用于监测电池单元故障状态的电池单元结构，其中，所述 相关电解质是离子液体。
【专利摘要】光穿过或者从电池单元的隔板透射或者使其在电池单元内受到散射，并通过一个或多个光探测器接收。正常情况下穿过隔板透射的光因隔板附近或者隔板内的即将发生的故障而受到散射、吸收、波长偏移或者以其他方式发生畸变。通过探测器测量由于即将发生的故障导致的光的变化，并对来自探测器的信号进行处理，以识别出即将发生的故障，由此生成指示即将发生的故障的警告。
【IPC分类】G01R31-36, H01M2-14, H01M2-16, H01M10-48
【公开号】CN104541387
【申请号】CN201380042586
【发明人】詹姆斯·E·德沃斯基, S·M·瑞瑟, J·H·桑德斯, C·A·莫洛, D·W·尼帕
【申请人】巴特勒纪念研究院
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2013年8月9日
【公告号】EP2883260A1, US20150155605, WO2014026093A1