Si材料具有高理论比容量（4200 mAh g−1）和低工作电位，一直被认为是高能量密度锂离子电池最有前途的负极候选者之一。然而，由于体积变化大、导电率低等内在障碍，严重容量衰减极大阻碍其商业化。目前，人们已经投入了许多努力来提高 Si 材料的性能，包括选择新的粘合剂、开发合适的电解质、设计混合结构，和表面改性。 传统上，巨大的体积变化被认为是影响 Si 负极电化学劣化的主要因素。完全锂化引起的Si颗粒膨胀最大可达≈300%，Si 颗粒的反复膨胀和收缩会在阳极电极内产生巨大的内应力，最终导致活性材料因颗粒开裂和粉碎而电隔离。此外，颗粒的过度体积膨胀也会诱导固体电解质界面（SEI）的持续破坏和生长，以及锂源和电解质溶剂的持续副反应和寄生消耗。目前，越来越多的研究表明，了解 Si 材料在循环过程中的体积变化演变对提高性能具有指导意义。此前已经提出了许多方法来评估体积变化对电池性能的影响，例如原位 X 射线衍射、膨胀测量研究、力传感器、晶圆曲率系统、中子成像、数字图像相关等。然而，由于外部放置，大多数方法只能提供单元级别的应力信息，或者往往依赖于昂贵且在正常操作条件下很少使用的特殊单元配置。因此，需要开发一种更灵活、非侵入性的操作技术，以探索真实工作条件下电池在电极水平上的化学-力学演变。 近年来，光纤传感器由于其低成本、可扩展性、鲁棒性和兼容性，为电池的原位表征提供了巨大的潜力。此前，该团队已经成功地通过光纤布拉格光栅（FBG）传感器监测了硫阴极和无阳极锂金属电池的应力演变。光纤纤细的直径使其不仅便于与电池外部集成，而且易于植入电池内部以获取信息，而不会造成太大破坏。因此，这些出色的能力使得光纤成为原位和操作监测 Si 电极在循环过程中应力演变的理想传感器。Tarascon 等人使用 FBG 传感器监测世伟洛克电池中硅电极中的应力，并比较了纳米和微硅颗粒中应力的绝对大小。然而，应力与活性材料负载和面容量之间的关系尚未明确揭示，电极和光纤之间的应力是如何传导的也尚未弄清楚。 在此，国家杰青华科黄云辉教授团队通过光纤传感器来原位监测软包电池中硅阳极的应力演变。首先对装置的机械传导模式进行了解析。在此基础上，重点研究了 Si 电极三种典型粒径的应力演变，解码了由粒径驱动的不同化学电化学行为。此外，还对应力在较长时间尺度上的演变进行了监测和分析，揭示了应力与承载力之间的关系。最后，为了充分发挥光纤传感器的复用功能，采用单根光纤同时监测材料级的内应力和电池级的外应力，以打破全电池中 Si 负极这两个参数之间的差距。
