影響鋰離子電池擠壓實驗的因素有哪些?

來源：存能電氣  日期：2020-09-21 15:07  瀏覽量：次

影響鋰離子電池擠壓實驗的因素有哪些？隨著鋰離子電池在新能源汽車上的大規(guī)模應用，人們開始對鋰離子電池的安全性給予了越來越多的關注，為了保證鋰離子電池的安全性，出廠前都要進行一系列的安全測試，包括擠壓、針刺和短路等實驗，其中擠壓實驗主要是模擬電動汽車在發(fā)生事故時動力電池發(fā)生形變后的安全性，對于動力電池的安全性具有重要的參考意義。

影響鋰離子電池擠壓實驗的因素有哪些？

1.電解液對于擠壓測試結果的影響

通常為了便于分析擠壓測試對鋰離子電池內部結構的影響，我們會采用沒有注入電解液的干電池，或者將電解液蒸干后進行擠壓測試。測試結果表示采用干燥電池得到的擠壓測試結果會比電池的實際狀態(tài)更大一些，因此干燥電池的擠壓實驗測試得到的結果并不能完全代表鋰離子電池的實際使用情況。

2.擠壓位置對測試結果的影響

由于鋰離子電池在發(fā)生事故擠壓變形的過程可能在鋰電池不同的位置，而我們進行擠壓測試時通常會選擇將電池的中央位置作為測試位置。從結果來看除非擠壓位置位于鋰離子電池的邊緣上，否則擠壓測試的位置對測試結果基本上沒有影響，也就是我們在擠壓測試的時候可以選擇除了邊緣的任何位置。

3.擠壓速度對于測試結果的影響

采用0.2mm/min到20mm/min的速度進行擠壓測試，測試結果能夠看到擠壓速度會對擠壓測試的最大作用力產(chǎn)生明顯的影響，例如在20mm/min的速度下，最大作用力為8.4kN，而在0.2mm/mm的速度下最大作用力僅為7.3kN，但是如果擠壓速度在一個數(shù)量級上，例如10mm/min和20mm/min，1mm/min和2mm/min就會得到相同的測試結果。

4.擠壓測試的重復性

擠壓測試只能通過抽樣的方式來進行試驗，因此測試電池得到的試驗結果是否具有可重復性，能夠多大程度上代表其他同批次電池就成為一個重要的問題。從測試結果來看，不同直徑的擠壓測試頭在多次擠壓測試中得到的曲線高度重合，僅僅是在最大作用力上有輕微的差別，這表明擠壓測試的重復性非常好，能夠僅僅通過測量少量的鋰離子電池表征同批次電池的安全性。

影響鋰離子電池安全的因素

1、熱沖擊對電池安全的影響

與短路和針刺擠壓相比，熱沖擊溫度較低對電池的影響不大，溫度較高則導致電池負極表面SEI膜發(fā)生分解，高度嵌鋰的負極材料會與電解液發(fā)生放熱反應，此時電池進人危險期，如果散熱速率較慢就容易導致電池內部溫度進一步升高，隔膜熔化，電池內部發(fā)生短路，溫度急劇升高，引發(fā)正極材料參與反應，最后發(fā)生爆炸等危險事故，這個過程一般稱為“熱失控”

2、過充電對電池安全的影響

當電池發(fā)生過充時，不同電極材料由于化學性質不同，產(chǎn)生的影響也不同。在高倍率充電初期，大部分電能通過可逆的化學反應而被儲存，電池發(fā)熱功率較小，但是在充電后期由于發(fā)生不可逆的化學反應，電能變成了熱能，導致電池溫度迅速升高而引發(fā)一系列的化學反應

在擠壓測試中，隨著電池變形程度的增加，正負極集流體會首先被撕裂，并沿著45°失效線發(fā)生滑移，活性物質也會進入到45°失效線內，隨著隔膜變形程度的不斷增加，隔膜最終達到失效點，引起正負極短路的發(fā)生，擠壓造成的正負極短路主要是以點狀短路為主，因此會在短路點產(chǎn)生非常大的電流，熱量集中釋放，引起短路點的溫度急劇上升，因此很容易引發(fā)熱失控。

當電池發(fā)生外部短路或受到針刺和擠壓時，往往很容易導致電池內部的隔膜破裂，造成電池在極短的時間內有很大的電流流過，這樣就直接導致電池內部溫度急劇升高，從而在很短的時間內引發(fā)一系列的劇烈反應，甚至發(fā)生燃燒、爆炸等安全問題。鋰離子電池生產(chǎn)出來后，在到達消費者手中之前還需要進行一系列檢測，以盡量保證電池的安全性，降低安全隱患。