第03版:高等教育
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2024年4月12日 星期
宁大师生团队“深耕”新能源车电池安全
做全球动力电池安全监测技术的“领跑者”


□本报通讯员 郑俊朋 王嘉欣

电芯故障检出能力提升10倍,热失控危险预判能力达100%——这组亮眼的数据来自宁波凝芯科技有限公司。日前,该公司正在积极推进Pre-A轮融资进程,以期进一步壮大公司人才规模、增加研发投入、扩大产品量产规模。

半导体制造工艺、高性能传感芯片、热失控预判……这些高端技术的背后,活跃着一支年轻的研发团队。宁波凝芯科技有限公司是由一群来自宁波大学信息科学与工程学院的在校大学生创办的。之所以选择这个“赛道”源于一份朴素的好奇——“电”比“油”价格低,为什么更多消费者还是选择购买燃油车?

经过调研,他们发现不时发生的电车自燃事故让大家望“电”却步,更深层的原因则在于,传统的电池安全监测技术存在“测得晚、测得慢、测不准”的问题,已然成为行业发展的短板。“我们能不能做点什么?”看到机会的大学生们说干就干,一个专门的科研团队随即组建。

然而,研发的过程并不是一帆风顺的。“在产品设计和先进半导体工艺制造过程中,我们遇到的最大困难来自传感技术。”公司创始人、宁大信息科学与工程学院博士研究生陈晓鹏说。原来,团队针对车辆运行过程和热失控特征提出了新一代安全监测框架,虽然从理论上来说能有效监测预判车辆安全问题,但是从理论到实践仍然存在着需要逾越的“鸿沟”——常规传感方法无法实现微弱信号变化的分辨。

好在团队集结了微电子类、集成电路类硕博人才,在教师的指导下,依托宁大先进智能传感实验室和中国科学院传感技术国家重点实验室,他们采取传感结构创新、传感原理创新、制造方法创新3种方法,将小信号放大10倍甚至100倍,成功实现了电气绝缘性、电池微形变和特征氢气的超灵敏检出。

可还没高兴多久,第二道难关又接踵而至。在微应变传感芯片制造过程中,需要金属将半导体电阻变化信号引出,这需要在制造过程中形成性能良好的“欧姆接触”,团队在初期开发时本以为这只是一个不起眼的小步骤,没想到在实际制造测试过程中发现电阻值始终不稳定、漂移非常严重,这势必会影响最终传感芯片的输出性能。于是,团队集中力量攻关这一难点,进行了无数次实验,结果却始终不尽如人意,项目进度陷入停滞。

在一次重要的传感器会议上,团队成员无意中看到一种利用熔融烧结方式封装器件的方法,一下子来了灵感。于是,大家马上开展实验验证,一周后终于找到了制造出几乎完美“欧姆接触”的方法,开发出的微应变传感芯片性能提升近90倍,达到国际先进水平。至此,他们终于建构起一套电气安全、电池故障、热失控预判的创新监测框架,实现了电池安全的早期预警。后来,这项科研成果还获得了2023年第十八届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛“黑科技”专项赛特等奖。

“该团队成果做到了热失控更早、更快、更准预警,具有很强的应用前景,代表了中国在该领域的领先水平。”国家杰出青年科学基金获得者李昕欣兴奋地表示,团队研发的技术将有效推动中国动力电池安全技术的发展,助力国家碳达峰、碳中和战略实施。目前,这支年轻的创业团队雄心勃勃,正在不断提升产品性能更新迭代,致力于成为全球动力电池安全监测技术的引领者。

据悉,依托科研成果创业一直是宁大信息科学与工程学院的传统。学院党委副书记李洁介绍,该院主动对接产业需求,发挥学科专业优势,以创新创业驱动中心为核心,联合院内电子设计竞赛基地、程序设计竞赛基地等在内的八大基地进行项目孵化,以赛学结合模式助力学生成长成才。近3年来,学生创新创业成果显著,累计获得国家级学科竞赛奖项370项、国家级双创竞赛奖项12项,授权发明专利324项,发表SCI论文892篇。


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