中科微感MEMS传感器模组系列——车规级硫化氢模组CM-GQ111M发布

文章速览

PART .01     >>>>>>>>

行业挑战

PART .02     >>>>>>>>

中科微感新突破

PART .03     >>>>>>>>

模组性能实测

PART .04     >>>>>>>>

展望未来

PART .05     >>>>>>>>

背景技术需求介绍

PART .01 行业挑战

车规级硫化氢传感器仍面临性能瓶颈

随着新能源汽车和智能汽车的快速发展，车载环境安全正成为行业关注焦点。作为硫化物体系固态动力电池的潜在隐患之一，硫化氢气体的监测尤为关键。硫化氢传感器必须长期应对极端温湿度、复杂背景气体以及高达1000 ppm以上硫化氢浓度检测需求。然而，现有市面上的硫化氢传感器模组在检测限、寿命、稳定性、一致性、环境适应性和抗干扰能力等方面仍存在诸多技术瓶颈，难以满足汽车动力系统、电池包环境及燃料电池系统中的高可靠性需求。

PART .02 中科微感新突破

车规级硫化氢传感器模组

中科微感聚焦车规安全需求，推出新一代CM-GQ111M车规级硫化氢传感器模组。该模组基于MEMS设计技术，采用全新敏感材料与制备工艺，在提升灵敏性与选择性的同时，有效优化抗干扰性与长期稳定性，满足严苛的车规环境应用。

1

高可靠性和一致性

传感器采用半导体纳米多层敏感薄膜材料技术，确保传感器的稳定性和一致性。

2

测量范围

从0.01至100 ppm。

3

 工作温度

-40℃至125℃超宽工作温度覆盖，完美适配汽车全场景极端环境挑战从根源上规避极端温度导致的检测失效风险，为汽车安全运行筑牢环境适应性屏障。

4

 抗干扰性

硫化氢模组对C2H6O、CO、CH4等气体有较强抗干扰性，实现了复杂气氛条件下，H₂S的浓度准确输出。

5

 小型化与长寿命

模组小巧设计，40*30*9.96 mm(L*W*H)，使用高耐久性材料与优化设计，延长了使用寿命，满足长期稳定运行需求。

PART .03 性能实测

多重验证，可靠性全面彰显模组性能

CM-GQ111M车规级硫化氢传感器模组已经成功通过一系列严格的性能验证，现已具备优异的性能和可靠性。接下来，我们将详细介绍其各项性能指标。

1、浓度输出

下图所示为我司敏感材料对H₂S和其他气体的浓度输出曲线，均在我公司的标准试验条件下测出。

纵坐标表示模组浓度输出。

2、浓度输出一致性

下图所示为我司敏感材料对H₂S气体的浓度输出一致性曲线，均在我公司的标准试验条件下测出，取同批次 10 个样本的响应曲线。

纵坐标表示模组浓度输出。

3、温湿度补偿

温湿度波动对传感器信号具有可预测的、易于补偿的影响，下图为我司传感器经过温湿度补偿后在不同温湿度下50 ppm H₂S下浓度输出值，均在我公司的标准试验条件下测出。

4、耐硅中毒

通入20 ppm六甲基二硅醚40小时后，测试在30 ppm H₂S中灵敏度，与进行耐硅中毒测试前在30 ppm H₂S中灵敏度进行对比计算公差Δ Response，Δ Response定义如下：

Δ Response =（耐硅中毒后灵敏度-耐硅中毒前灵敏度）/耐硅前灵敏度*100%

5、耐高浓度H₂S

通入1000 ppm H₂S 24小时后，测试在30 ppm H₂S中灵敏度，与进行耐1000 ppm H₂S测试前在30 ppm H₂S中灵敏度进行对比计算公差Δ Response，Δ Response定义如下：

Δ Response =（耐高浓度H₂S后灵敏度-耐高浓度H₂S前灵敏度）/耐高浓度H₂S前灵敏度*100%

PART .04 展望未来

打造智能车载气体监测系统核心部件

随着汽车向智能网联、电动化演进，新能源汽车的电池安全监测以及车内空气质量监测等方面正逐渐成为关注要点。中科微感将持续深化车规级气体传感技术，进一步推动AI+MEMS在车载智能嗅觉领域的融合创新。未来，CM-GQ111M模组将广泛应用于新能源固态电池安全监测、汽车尾气排放监测、车载气体预警平台等场景，赋能电池安全、座舱环境监测与安全出行。中科微感也将持续推进嗅觉传感器以及各类高性能气体传感器在智能汽车中的应用，打造车载嗅觉智能感知。

PART .05

背景技术需求介绍

固态电池（尤其是采用硫化物固态电解质的体系）在热失控过程中可能释放硫化氢（H₂S）气体，而 H₂S 的剧毒、腐蚀性及潜在燃爆性，使得对其检测成为保障电池系统安全的关键环节。以下从需求背景、核心必要性、检测要求三个维度展开分析：

01

需求背景：固态电池热失控与 H₂S 的产生机理

固态电池的热失控风险虽低于液态锂离子电池（因无易燃电解液），但极端条件下（如过充、短路、高温撞击、穿刺）仍可能发生温度骤升，引发材料分解或反应。其中，硫化物固态电解质（如 Li₂S-P₂S₅、Li₇La₃Zr₂O₁₂与硫化物复合体系等）是 H₂S 产生的核心来源：

硫化物电解质含大量硫元素（如 Li₂S 中的 S²⁻），在高温（通常超过 200℃，极端情况可达 500℃以上）下可能发生分解，或与电极材料（如金属锂负极、过渡金属氧化物正极）、粘结剂（如含氢基团的有机物）反应，生成 H₂S（反应式可简化为：含硫化合物 + H⁺/H₂O → H₂S↑）。

热失控初期，H₂S的释放可能先于明显的温度升高或冒烟现象，成为早期预警的 “特征信号”；而在热失控中后期，H₂S 浓度可能随反应加剧而急剧升高，直接威胁人员安全。

02

检测 H₂S的核心必要性

H₂S 的物理化学特性与固态电池的应用场景（如电动汽车、储能电站、消费电子）结合，决定了对其检测的刚性需求：

01

｜人员安全防护的核心需求

H₂S 是剧毒气体，对人体的危害具有 “浓度依赖性”：

低浓度（10-50 ppm）时，可引发头痛、恶心、眼鼻刺激；

中浓度（50-500 ppm）时，会导致呼吸急促、意识模糊，甚至肺水肿；

高浓度（>500 ppm）时，可瞬间麻痹呼吸中枢，导致窒息死亡（嗅觉神经在高浓度下会快速失敏，无法通过气味察觉）。

固态电池若应用于密闭空间（如电动汽车座舱、储能集装箱），H₂S 的累积可能在短时间内达到致死浓度，因此需通过实时检测实现 “早期预警 - 紧急处置”（如自动通风、人员疏散），避免中毒事故。

02

｜热失控进程的早期预警需求

固态电池的热失控具有 “隐蔽性”：相比液态电池，其无电解液泄漏引发的明火，初期可能仅表现为温度缓慢上升，难以通过视觉或温度传感器快速识别。而 H₂S 的释放往往与硫化物电解质的分解同步，其浓度变化可作为热失控的 “特征指标”—— 通过监测 H₂S 浓度的突增，可在热失控进入剧烈阶段前（如电极材料剧烈反应、温度失控）发出预警，为系统断电、降温等干预措施争取时间。

03

｜避免二次安全事故的需求

H₂S 具有腐蚀性（对金属、电子元件有腐蚀作用）和燃爆性（与空气混合浓度达 4.3%-46% 时遇明火会爆炸）。若未及时检测，高浓度 H₂S 可能腐蚀电池系统的金属部件（如壳体、连接件），加剧结构失效；或在有火源的场景下引发爆炸，扩大事故后果。因此，H₂S 检测也是预防二次灾害的关键。

03

对 H₂S 检测技术的具体要求

针对固态电池的应用场景，H₂S 检测需满足以下技术特性：

1

 高灵敏度

需能检测低至 ppm 级（如 0.1-10 ppm）的 H₂S，以覆盖热失控初期的微量释放；

2

 高检测限

需要能在高浓度H₂S（如1000 ppm 以上）下能稳定输出浓度；

3

 快速响应

响应时间需控制在秒级（如 < 10 秒），避免因延迟导致预警滞后；

4

 特异性识别

需排除电池系统中可能存在的其他气体（如 CO₂、SO₂、水汽）的干扰，确保检测结果准确；

5

 稳定性与耐用性

需适应电池系统的复杂环境（如温度波动、振动、电磁干扰），长期运行中保持性能稳定；

6

 集成性

传感器需小型化，可嵌入电池包或模组内部，与 BMS（电池管理系统）联动，实现自动预警与处置

04

总结

固态电池（尤其是硫化物体系）的热失控风险催生了对 H₂S 检测的刚性需求，其核心目标是通过实时、精准监测 H₂S 浓度，实现人员安全防护、热失控早期预警及二次事故预防。这一需求也推动了 H₂S 特异性传感器与电池安全管理系统的融合，成为固态电池商业化过程中不可忽视的关键技术环节。

END

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