【科普】轴向压力导致18650电池失效的机理研究

本文摘要：随着电动汽车产业的较慢发展，锂离子电池由于能量密度低、无记忆效应和安全性高等优点被普遍的用作动力电池领域。由于电动随着电汽车的特殊性，因此对动力电池的安全性也明确提出更高的拒绝，例如在电动汽车再次发生撞击等安全事故时，必须动力电池不发生爆炸、不发生爆炸，确保驾乘人员的安全性，因此在动力电池安全性中举实验中就包括了断裂、针刺等牵涉到到在极端欺诈情况下锂离子电池安全性性能的测试，能否通过这些苛刻的安全性试验，是评价一款锂离子电池安全性的终极标准。

随着电动汽车产业的较慢发展，锂离子电池由于能量密度低、无记忆效应和安全性高等优点被普遍的用作动力电池领域。由于电动随着电汽车的特殊性，因此对动力电池的安全性也明确提出更高的拒绝，例如在电动汽车再次发生撞击等安全事故时，必须动力电池不发生爆炸、不发生爆炸，确保驾乘人员的安全性，因此在动力电池安全性中举实验中就包括了断裂、针刺等牵涉到到在极端欺诈情况下锂离子电池安全性性能的测试，能否通过这些苛刻的安全性试验，是评价一款锂离子电池安全性的终极标准。在断裂试验中，锂离子电池首先是外壳再次发生变形，然后开始对电芯构成断裂，由于目前干法剪切工艺制取的隔膜在纵向和对角线方向上强度较低，因此在电芯变形超过一定程度时，隔膜的纵向不会首先再次发生脱落，造成锂离子电池的正负极必要认识，再次发生短路，瞬间释放出来大量的热量，造成负极SEI膜、负极活性物质和电解液再次发生分解成反应，造成锂离子电池再次发生热失控，最后造成锂离子电池发生爆炸和发生爆炸。

为了防止锂离子电池在断裂试验中再次发生热失控，提升锂离子电池的安全性，就必须对锂离子电池在断裂试验中再次发生热失控的机理，展开了解的研究，从而对锂离子电池展开针对性的安全性设计，从而提高锂离子电池在断裂试验中的安全性。下面我们就一起来看一下美国麻省理工学院的近期研究成果。

美国麻省理工学院的JunerZhu等人利用18650电池研究了在再次发生轴向断裂的过程中锂离子电池的再次发生热失控的机理，并利用有限元分析模型展开了建模分析，该模型还原成了有所不同的轴向压力对锂离子电池导致的影响，分析结果获得了CT扫瞄的检验，该建模分析结果找到了两种可以说明在断裂试验中造成锂离子电池再次发生短路原因。由于在动力电池组中18650电池一般是使用横向组装的，在电池组再次发生跌入等情况下，轴向断裂是导致锂离子电池变形的主要原因，因此JunerZhu主要研究了在轴向压力下电池变形造成锂离子电池短路的机理。

一些传统的模型由于假设锂离子电池内部是一个皆一的整体，因此在预测18650电池轴向传输试验的时候就无法精确预测试验结果，这主要是由于锂离子电池电芯的类似结构，造成在电芯的上部和下部并不完全一致，同时由于锂离子电池上盖（也就是负极）独有的结构使得锂离子电池在忍受轴向压力的时候，可能会在内短路再次发生之前，就引发锂离子电池再次发生短路。

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