随着新能源汽车、储能系统以及消费电子快速发展，锂离子电池正在向高能量密度、大容量和高倍率充放电方向演进。与此同时，电池内部的热、力、电等多物理场变化也变得更加复杂。一旦出现过充、内部短路、机械挤压、锂析出或局部过热等异常情况，可能进一步引发产气、鼓胀、温升甚至热失控。

传统电池监测主要依赖电压、电流和壳体温度等外部参数，但这些信号往往只能间接反映电池内部状态。近年来，薄膜柔性传感器凭借轻薄、可弯曲、易贴合和可阵列化等特点，开始被用于电池表面甚至电芯内部的原位监测，让传感器从“监测电池”进一步走向“贴着电池感知”。

锂电池发生安全问题通常并非突然出现，而是伴随着一系列可以被感知的物理信号变化。

例如，在异常发热过程中，电池内部温度会首先出现局部升高；随着副反应加剧和电解液分解，气体产生会造成电芯内部压力上升和壳体膨胀；如果进一步发生内部短路，则可能出现电流异常和快速温升。

也就是说，温度、压力/应变和电流等参数，本身就是观察电池健康状态和识别潜在安全风险的重要窗口。

但传统传感器存在一个明显问题：体积、刚性和安装方式往往限制了其与电芯的紧密贴合。尤其对于软包、方形等电芯，简单地在电池外部布置几个温度点，很难捕捉局部热点以及细微的机械形变。

这也给柔性薄膜传感器留下了新的应用空间。

简单来说，薄膜柔性传感器就是将敏感材料、柔性基底和电极结构集成到薄膜形态中，使传感器能够随着被测对象发生弯曲、拉伸、压缩或形变。即把 “传统传感器‘做薄、做软’，再让它贴着电池工作。”

用于监测锂电池电芯膨胀与健康状态的压敏弹性体传感器（德国弗劳恩霍夫硅酸盐研究所）

与传统刚性传感器相比，它最大的特点并不只是“薄”，而是能够与电池表面甚至内部结构形成共形贴合。

目前常见的柔性传感器机理包括：

• 压阻式：通过敏感材料电阻变化感知压力、应变；
• 电容式：通过极板间距、面积或介电环境变化检测压力和形变；
• 热敏型：利用材料电阻随温度变化的特性实现温度检测；
• 压电/摩擦电型：利用机械作用产生的电信号进行动态感知；
• 多参数集成型：在同一柔性基底上集成温度、压力、电流等多个传感单元。

对于锂电池而言，这种“薄膜化+柔性化”的设计尤其适合解决空间受限和多点分布式监测的问题。

如果把锂电池比作一个复杂的“能量器官”，那么柔性传感器就像贴在其表面的“电子皮肤”，能够持续捕捉运行过程中的细微变化。

1. 温度：捕捉异常发热

温度是锂电池安全监测中最常见的参数之一。

在正常充放电过程中，电池会产生一定热量；当电池出现过充、内部短路、局部副反应增强等问题时，局部温度可能快速升高。

传统温度传感器通常布置在电池外部，而柔性温度传感器可以更加贴近电芯表面，甚至进一步探索嵌入电芯内部，从而提高对局部温度变化的感知能力。

国微感知最新发布的温压一体式薄膜传感器，产品能够实时生成压力/温度云图，精准定位异常位置，提前预警风险，为多模态大模型的电池健康管理提供数据基石。

电池检测热力分布图（图源国微感知）

这意味着温度传感器不再只是“测电池外壳温度”，而是有机会进一步观察电池内部真实的热状态。

2. 压力/应变：感知鼓胀和内部变化

在电池制造过程、以及实验测试过程中，极片与电芯的平整度和压力分布均匀性直接影响电池性能与安全性。

柔性压力传感器可以贴附在电芯表面，通过电阻、电容等信号变化，将微小形变转换成可读取的电信号。

因此，它可以用于监测：正常循环膨胀 → 异常膨胀 → 压力快速增加 → 潜在失效风险

这一过程。

柔性压力温度一体化传感器（图源汉威科技）

相比单纯观察电压和温度，压力/应变信号能够提供另一维度的“证据”。

3. 电流：寻找异常电流变化

除了温度和压力，电流也是判断电池工作状态的重要参数。

最新研究结果表明，柔性多参数传感器阵列能将温敏金属薄膜、压力敏感复合薄膜和磁敏感材料集成到柔性电路板上，并植入锂电池，实现了内部温度、压力和电流的同步监测，能够用于识别锂电池热失控、鼓胀和短路等风险。

这也说明，未来的电池柔性传感器并不一定只是“一片温度膜”，而可能逐渐发展成多参数柔性感知节点。

这也是薄膜柔性传感器与传统传感器非常重要的区别。

传统传感器更像是：

A点：压力100

而柔性阵列传感器可以变成：

A点100、B点105、C点130……

最终形成一张完整的压力分布图。

压力分布测试系统（图源网络）

近期，模量科技与国内新能源电池检测领域专业第三方机构达成战略合作，双方计划围绕新能源汽车动力电池、储能电池等场景，将柔性多模态传感技术与专业检测认证能力结合，探索新能源电池安全检测的智能化升级。

其中，一个值得关注的产品方向就是压力分布测试系统。

压力分布测试系统（模量科技自主研发）

根据模量科技官网信息，其自主研发的压力分布测试系统最高可实现12288个压力监测点，同时具备较好的环境耐受能力以及抗干扰能力，柔性传感结构可承受10万次以上反复弯折，能够对电池在不同工艺和测试阶段产生的压力变化进行高密度采集。

模量科技压力分布测试系统电池化成

相比传统单点压力检测，高密度阵列能够获得更加完整的空间信息。例如，在电芯进行化成或者循环充放电时，系统不仅可以记录压力数值发生了多少变化，还可以进一步观察“哪里发生了变化”。这种从单点数据到压力分布的升级，为电池研发人员研究电芯膨胀行为、电芯一致性以及异常状态提供了新的数据维度。

压力分布测试系统电芯膨胀力检测（图源模量科技）

如果进一步向前看，薄膜柔性传感器在锂电池上的应用可能会出现一个类似“电子皮肤”的发展方向。

过去的电池监测，更像是在电池系统外部安装几个“温度计”和“电流表”；未来则可能是在电芯表面甚至内部形成一层分布式感知网络。

未来则可能通过大量分布式柔性传感单元，同时感知温度、压力、应变和形变，再结合AI算法对这些数据进行融合分析。这样一来，电池不再只是一个被动输出能量的“黑盒”，而是能够持续反馈自身状态的智能单元。

这种趋势与电子皮肤的发展逻辑非常相似。电子皮肤通过大量柔性传感单元模拟人类皮肤的触觉感知能力，而应用于电池之后，它所模拟的并不是人的触觉，而是一套能够持续感知电池自身状态的“智能皮肤”。

写在最后

薄膜柔性传感器凭借轻薄、柔软、可弯曲、易贴合以及可阵列化等特点，为这一变化提供了新的技术路径。无论是电芯膨胀力、压力分布，还是温度、应变等物理信号，都可以通过柔性传感器转化为连续的数据，再结合算法进行分析，为电池研发、制造、测试和运行提供更加丰富的状态信息。

而从更大的产业视角来看，新能源电池只是柔性薄膜传感器正在打开的一个应用场景。由于具备良好的柔性和贴合能力，这类传感器同样适合应用于机器人、汽车、医疗健康、智能座椅、智能床垫以及可穿戴设备等领域。在机器人中，可以用于感知接触压力、抓取力度和受力分布；在汽车座舱中，可以用于座椅压力分布、人体姿态和乘员状态感知；在医疗健康领域，则可以进一步拓展到足底压力、体态监测以及长期生理状态感知。

随着柔性材料、微纳制造、阵列传感、无线采集和AI算法不断融合，薄膜柔性传感器的角色也正在从单一的“检测元件”，向更加完整的“柔性感知系统”演进。未来，它有望像一层轻薄的“电子皮肤”，被贴合、嵌入或集成到更多设备与产品之中，让原本难以被感知的压力、形变、温度等变化转化为可分析的数据。

从电池安全到智能交互，从工业检测到消费健康，薄膜柔性传感器正在成为连接物理世界与数字世界的重要感知入口。

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