影响锂离子电池挤压实验的因素有哪些?

来源：存能电气  日期：2020-09-21 15:07  浏览量：次

影响锂离子电池挤压实验的因素有哪些？随着锂离子电池在新能源汽车上的大规模应用，人们开始对锂离子电池的安全性给予了越来越多的关注，为了保证锂离子电池的安全性，出厂前都要进行一系列的安全测试，包括挤压、针刺和短路等实验，其中挤压实验主要是模拟电动汽车在发生事故时动力电池发生形变后的安全性，对于动力电池的安全性具有重要的参考意义。

影响锂离子电池挤压实验的因素有哪些？

1.电解液对于挤压测试结果的影响

通常为了便于分析挤压测试对锂离子电池内部结构的影响，我们会采用没有注入电解液的干电池，或者将电解液蒸干后进行挤压测试。测试结果表示采用干燥电池得到的挤压测试结果会比电池的实际状态更大一些，因此干燥电池的挤压实验测试得到的结果并不能完全代表锂离子电池的实际使用情况。

2.挤压位置对测试结果的影响

由于锂离子电池在发生事故挤压变形的过程可能在锂电池不同的位置，而我们进行挤压测试时通常会选择将电池的中央位置作为测试位置。从结果来看除非挤压位置位于锂离子电池的边缘上，否则挤压测试的位置对测试结果基本上没有影响，也就是我们在挤压测试的时候可以选择除了边缘的任何位置。

3.挤压速度对于测试结果的影响

采用0.2mm/min到20mm/min的速度进行挤压测试，测试结果能够看到挤压速度会对挤压测试的最大作用力产生明显的影响，例如在20mm/min的速度下，最大作用力为8.4kN，而在0.2mm/mm的速度下最大作用力仅为7.3kN，但是如果挤压速度在一个数量级上，例如10mm/min和20mm/min，1mm/min和2mm/min就会得到相同的测试结果。

4.挤压测试的重复性

挤压测试只能通过抽样的方式来进行试验，因此测试电池得到的试验结果是否具有可重复性，能够多大程度上代表其他同批次电池就成为一个重要的问题。从测试结果来看，不同直径的挤压测试头在多次挤压测试中得到的曲线高度重合，仅仅是在最大作用力上有轻微的差别，这表明挤压测试的重复性非常好，能够仅仅通过测量少量的锂离子电池表征同批次电池的安全性。

影响锂离子电池安全的因素

1、热冲击对电池安全的影响

与短路和针刺挤压相比，热冲击温度较低对电池的影响不大，温度较高则导致电池负极表面SEI膜发生分解，高度嵌锂的负极材料会与电解液发生放热反应，此时电池进人危险期，如果散热速率较慢就容易导致电池内部温度进一步升高，隔膜熔化，电池内部发生短路，温度急剧升高，引发正极材料参与反应，最后发生爆炸等危险事故，这个过程一般称为“热失控”

2、过充电对电池安全的影响

当电池发生过充时，不同电极材料由于化学性质不同，产生的影响也不同。在高倍率充电初期，大部分电能通过可逆的化学反应而被储存，电池发热功率较小，但是在充电后期由于发生不可逆的化学反应，电能变成了热能，导致电池温度迅速升高而引发一系列的化学反应

在挤压测试中，随着电池变形程度的增加，正负极集流体会首先被撕裂，并沿着45°失效线发生滑移，活性物质也会进入到45°失效线内，随着隔膜变形程度的不断增加，隔膜最终达到失效点，引起正负极短路的发生，挤压造成的正负极短路主要是以点状短路为主，因此会在短路点产生非常大的电流，热量集中释放，引起短路点的温度急剧上升，因此很容易引发热失控。

当电池发生外部短路或受到针刺和挤压时，往往很容易导致电池内部的隔膜破裂，造成电池在极短的时间内有很大的电流流过，这样就直接导致电池内部温度急剧升高，从而在很短的时间内引发一系列的剧烈反应，甚至发生燃烧、爆炸等安全问题。锂离子电池生产出来后，在到达消费者手中之前还需要进行一系列检测，以尽量保证电池的安全性，降低安全隐患。