Quantum dot-based sensing system for high accuracy and high-resolution temperature monitoring of EV batteries

基于量子点的传感系统,用于电动汽车电池的高精度和高分辨率温度监测

基本信息

  • 批准号:
    577276-2022
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.82万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Alliance Grants
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2022-01-01 至 2023-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Rechargeable Lithium-ion (Li-ion) batteries are an essential part of automotive electrification, mobile communications, and consumer electronics. It is essential that Li-ion batteries operate reliably and safely, which requires real-time temperature monitoring. The current battery thermal sensing focuses on sensors placed at strategic locations along battery surfaces, which lack the spatial resolution to provide a complete thermal map. In situ temperature sensing inside each cell is therefore of paramount importance for the safety and efficiency of batteries. Such a technological solution is highly sought after to reduce failure and improve safety and quantum sensing technology can provide an ideal solution because of its size, ultrafast response, and resolution. This international quantum catalyst (quantum sensing and quantum materials) grant aims to initiate an international partnership to explore the viability of graphene-based quantum dot sensors in Li-ion batteries for high resolution and high accuracy temperature sensing. Graphene quantum dots (GQDs) are single or few layers of graphene that have unique and fascinating physical properties such as strong quantum confinement and edge-dependent electrical properties because the electronic transport is confined in all three spatial dimensions. Modifying their size, shape, and defects allows researchers to tailor the GQDs electrical and thermal properties for specific sensing applications. By optimizing their properties, we propose to develop a new class of GQD-based flexible, high-resolution, and highly precise temperature sensors that can be conformally fitted inside battery cells. The outcome will benefit Canadian quantum academics and industries through the comprehensive training of highly qualified personnel in the field of quantum science, materials, and quantum sensing thus contributing to strengthening Canadian skills in quantum technology. The proposed innovations and unique training in quantum sensors are expected to lay a solid foundation for the Canadian team to seek further funding to create a breakthrough in sensing technology and will thus directly assist the Canadian quantum academic and industry.
可充电锂离子(Li-ion)电池是汽车电气化、移动的通信和消费电子产品的重要组成部分。锂离子电池的可靠和安全运行至关重要,这需要实时温度监控。当前的电池热感测集中于沿着电池表面沿着放置在关键位置处的传感器,其缺乏提供完整热图的空间分辨率。因此,每个电池内部的原位温度感测对于电池的安全性和效率至关重要。这种技术解决方案在减少故障和提高安全性方面受到高度追捧,量子传感技术由于其尺寸,超快响应和分辨率而可以提供理想的解决方案。这项国际量子催化剂(量子传感和量子材料)资助旨在启动一项国际合作伙伴关系,以探索锂离子电池中石墨烯基量子点传感器的可行性,以实现高分辨率和高精度温度传感。石墨烯量子点(GQD)是单层或几层石墨烯,其具有独特和迷人的物理性质,例如强量子限制和边缘依赖的电学性质,因为电子输运被限制在所有三个空间维度中。修改它们的大小,形状和缺陷使研究人员能够为特定的传感应用定制GQD的电气和热性能。通过优化它们的特性,我们建议开发一类新的基于GQD的灵活,高分辨率和高精度的温度传感器,可以保形地安装在电池单元内。其成果将通过对量子科学、材料和量子传感领域的高素质人才的全面培训,使加拿大量子学术界和产业界受益,从而有助于加强加拿大在量子技术方面的技能。拟议的量子传感器创新和独特的培训预计将为加拿大团队寻求进一步资金以在传感技术方面取得突破奠定坚实的基础,从而直接帮助加拿大量子学术和产业。

项目成果

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    $ 1.82万
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