随着风能、太阳能等可再生能源的快速开发和推广应用,高效率可再生能源存储成为关键。电化学储能电池因其成本低、能量密度高、配置灵活等优点被认为是极具发展前景的储能方案。然而,电池发展面临的主要挑战是安全性问题,这一问题的本质涉及到电池内部的电化学储能动力学过程和相关物理化学反应。为了更准备的获取电池内部状态信息,提升电池储能效率和安全性能,发展精确的电池检测技术成为迫切需求。电化学检测技术作为最为广泛使用的电池测量方案,可以通过外电路的电压和电流参数评估电池性能,但无法满足电池内部状态检测的需求,即电池原位检测技术。近些年,各类新型原位检测技术为电池内部机理研究贡献巨大,如原位电子显微镜、拉曼、X射线、等离子体成像等,然而上述功能的失效均需要价格昂贵且体积庞大的分析仪器,不适合电池终端应用。光纤传感技术受益于其低成本、高灵敏度、易集成的特性在生物与化学领域受到此越来越多的关注。欧美等科研人员正考虑将光纤传感器植入电池内部进行实时监测,这为电池的原位分析提供了一种新的思路。基于上述电池检测需求,本文主要开展了以下工作:（1）提出基于倾斜光栅的光纤电化学等离子体共振（Electrochemical Surface Plasmon Resonance）电池原位传感方法:利用表面等离子体共振的高灵敏度特性,以及光纤光栅稳定小巧的结构特性,实现对电池电极表面亚微米范围内的离子浓度进行高精度监测,进而获取离子在电极/电解液界面的传输过程,为评估电池性能,分析电池机理提供重要的内部信息参数。（2）实现水系锌离子电池的电极表面离子嵌入与脱出动力学过程的高精度原位监测:我们利用上述的光纤传感探针原位监测到了水系电池储能过程中的不同离子的分步嵌入过程,并结合电化学信息深入分析了电子和离子过程的差异性,对离子的动力学过程进行了定性分析。上述研究为电池运行机理提供了新理解,证明了光纤原位监测技术的潜力。该方案还可以广泛适用于其他体系,为能源存储系统的开发打开了新的窗口。