针刺实验锂离子电池内部反应新方法让你看得到

北京来亨科学仪器有限公司

对于锂离子电池安全试验而言，针刺实验往往是最令人头疼的，整个电池的能量都会通过这个短路点在短时间内释放，会导致短路点的温度在短时间内急剧上升，继而引发连锁反应，导致热失控。

由于锂离子电池的密封结构，我们以往对于锂离子电池的针刺实验过程的研究往往只能停留在电池何时冒烟、何时起火和爆炸等外部观测结果，对于针刺过程中锂离子电池内部反应过程往往只能通过推断，因此据此提出的改进策略大多数是建立在“合理的假设”的基础上。

近日日本早稻田大学的TokihikoYokoshima等人设计了一种能够直接观测针刺过程中锂离子电池内部反应的方法，实现了实时观测针刺实验中锂离子电池内部极片结构变化、内部产气等过程，进而更好的指导我们进行锂离子电池安全设计。

为了便于分析短路过程对于锂离子电池的影响，Tokihiko Yokoshima将锂离子电池等效为下图所示的结构，每一对正负极组成一个电池单元，多个电池单元并联在一起成为单体电池，针刺实验会导致这些电池单元发生短路，而短路的电池单元的数量与针刺穿过的电池极片数量有关。

当只有两片电极发生短路时，不仅该电池单元会发生短路，更为严重的是与之并联的其他电池单元也会通过该短路点发生短路，也就是说整个电池的电量都会经过该短路点，产生大量的热量。

从锂离子电池的这一结构特点我们不难看出，电池容量越大，短路点越小则产生的后果越严重，也就是说在针刺实验采用的针直径越小、针刺速度越慢则热失控的风险也就越大。

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