【干货】轴向压力导致18650电池失效的机理研究

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时间：2016-12-21 10:01:30

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【干货】轴向压力导致18650电池失效的机理研究随着电动汽车产业的快速发展，锂离子电池由于能量密度高、无记忆效应和安全性高等优点被广泛的用于动力电池领域。由于电动汽车的特殊性，

随着电动汽车产业的快速发展，锂离子电池由于能量密度高、无记忆效应和安全性高等优点被广泛的用于动力电池领域。由于电动汽车的特殊性，因此对动力电池的安全性也提出更高的要求。

轴向压力导致18650电池失效的机理研究

例如在电动汽车发生碰撞等安全事故时，需要动力电池不起火、不爆炸，保证驾乘人员的安全性，因此在动力电池安全试实验中就包含了挤压、针刺等涉及到在极端滥用情况下锂离子电池安全性能的测试，能否通过这些严苛的安全试验，是评价一款锂离子电池安全性的终极标准。

在挤压试验中，锂离子电池首先是外壳发生变形，然后开始对电芯形成挤压，由于目前干法拉伸工艺制备的隔膜在横向和对角线方向上强度较低，因此在电芯变形达到一定程度时，隔膜的横向会首先发生断裂，导致锂离子电池的正负极直接接触，发生短路，瞬间释放出大量的热量，导致负极SEI膜、正极活性物质和电解液发生分解反应，导致锂离子电池发生热失控，最终导致锂离子电池起火和爆炸。

为了避免锂离子电池在挤压试验中发生热失控，提高锂离子电池的安全性，就需要对锂离子电池在挤压试验中发生热失控的机理，进行深入的研究，从而对锂离子电池进行针对性的安全设计，从而提升锂离子电池在挤压试验中的安全性。下面我们就一起来看一下美国麻省理工学院的最新研究成果。

美国麻省理工学院的Juner Zhu等人利用18650电池研究了在发生轴向挤压的过程中锂离子电池的发生热失控的机理，并利用有限元分析模型进行了仿真分析，该模型还原了不同的轴向压力对锂离子电池造成的影响，分析结果得到了CT扫描的验证，该仿真分析结果发现了两种可以解释在挤压试验中导致锂离子电池发生短路原因。

由于在动力电池组中18650电池一般是采用垂直装配的，在电池组发生跌落等情况下，轴向挤压是造成锂离子电池变形的主要原因，因此Juner Zhu主要研究了在轴向压力下电池变形导致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均一的整体，因此在预测18650电池轴向压缩试验的时候就无法准确预测试验结果，这主要是由于锂离子电池电芯的特殊结构，导致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(也就是正极)独特的结构使得锂离子电池在承受轴向压力的时候，可能会在内短路发生之前，就引起锂离子电池发生短路。