【干貨】軸向壓力導致18650電池失效的機理研究

隨著電動汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，鋰離子電池由于能量密度高、無記憶效應和安全性高等優(yōu)點被廣泛的用于動力電池領(lǐng)域。由于電動汽車的特殊性，因此對動力電池的安全性也提出更高的要求。

例如在電動汽車發(fā)生碰撞等安全事故時，需要動力電池不起火、不爆炸，保證駕乘人員的安全性，因此在動力電池安全試實驗中就包含了擠壓、針刺等涉及到在極端濫用情況下鋰離子電池安全性能的測試，能否通過這些嚴苛的安全試驗，是評價一款鋰離子電池安全性的終極標準。

在擠壓試驗中，鋰離子電池首先是外殼發(fā)生變形，然后開始對電芯形成擠壓，由于目前干法拉伸工藝制備的隔膜在橫向和對角線方向上強度較低，因此在電芯變形達到一定程度時，隔膜的橫向會首先發(fā)生斷裂，導致鋰離子電池的正負極直接接觸，發(fā)生短路，瞬間釋放出大量的熱量，導致負極SEI膜、正極活性物質(zhì)和電解液發(fā)生分解反應，導致鋰離子電池發(fā)生熱失控，最終導致鋰離子電池起火和爆炸。

為了避免鋰離子電池在擠壓試驗中發(fā)生熱失控，提高鋰離子電池的安全性，就需要對鋰離子電池在擠壓試驗中發(fā)生熱失控的機理，進行深入的研究，從而對鋰離子電池進行針對性的安全設(shè)計，從而提升鋰離子電池在擠壓試驗中的安全性。下面我們就一起來看一下美國麻省理工學院的最新研究成果。

美國麻省理工學院的Juner Zhu等人利用18650電池研究了在發(fā)生軸向擠壓的過程中鋰離子電池的發(fā)生熱失控的機理，并利用有限元分析模型進行了仿真分析，該模型還原了不同的軸向壓力對鋰離子電池造成的影響，分析結(jié)果得到了CT掃描的驗證，該仿真分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)了兩種可以解釋在擠壓試驗中導致鋰離子電池發(fā)生短路原因。

由于在動力電池組中18650電池一般是采用垂直裝配的，在電池組發(fā)生跌落等情況下，軸向擠壓是造成鋰離子電池變形的主要原因，因此Juner Zhu主要研究了在軸向壓力下電池變形導致鋰離子電池短路的機理。

一些傳統(tǒng)的模型由于假設(shè)鋰離子電池內(nèi)部是一個均一的整體，因此在預測18650電池軸向壓縮試驗的時候就無法準確預測試驗結(jié)果，這主要是由于鋰離子電池電芯的特殊結(jié)構(gòu)，導致在電芯的上部和下部并不完全一致，同時由于鋰離子電池上蓋(也就是正極)獨特的結(jié)構(gòu)使得鋰離子電池在承受軸向壓力的時候，可能會在內(nèi)短路發(fā)生之前，就引起鋰離子電池發(fā)生短路。

第1頁/共2頁   首頁   下一頁   上一頁   尾頁