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锂离子电池安全测试针刺、冲击原理 已有5人参与
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| 软包锂离子电池做针刺实验时，正负极短路造成电芯内部温度升高，请教下在何种短路方式下电芯不会起火爆炸？电芯的针刺性能NG，主要从哪一方面改善？冲击的原理是否一样？ |
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2楼2015-12-15 20:01:51
4楼2015-12-16 13:29:26
hubianmiao
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6楼2015-12-30 20:56:33
shenchenerzi
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【答案】应助回帖
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乱世春秋执笔: 金币+2, ★★★很有帮助 2015-12-31 18:08:53
乱世春秋执笔: 金币+2, ★★★很有帮助 2015-12-31 18:08:53
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电芯针刺短路初期的温度升高就是根据焦耳定律（Q=I2Rt）及散热速率来决定的，电芯内部的散热速率难以控制，所以一般都是通过控制短路放电时的焦耳热来实现，时间t是无法改善的（测试标准决定），所以能改善的就是电流 I 跟阻抗 R，而电流 I 又是由阻抗来决定的（欧姆定律U=I*R，U-电压由电芯自身决定），所以针刺一般都是通过控制短路时的阻抗来降低短路初期的焦耳热，当阻抗很大或很小时都可以降低焦耳热（包马甲就是一种降低短路时阻抗的方法），从而避免热量聚集，温度过高而引起阴极分解。所以现在一般都是主要通过电芯的结构设计改善控制针刺时的短路方式来改善针刺性能，要么增大短路时的阻抗，要么降低，各种短路时的阻抗可以模拟测试。当然这种结构设计控制短路方式是有概率的，不能做到100%。 除了控制短路初期温升，也可以通过电解液添加阻燃添加剂避免高温引燃电解液有机溶剂，选择热稳定性更好的阴极材料避免阴极氧化物分解，或者选用更好的隔膜降低短路概率等等。 重物冲击的原理跟针刺差不多，不过它短路位置更分散，更趋向于检验电芯设计结构的安全性。 |
8楼2015-12-31 10:47:29
【答案】应助回帖
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Short Test：模拟外部导体短接双极耳导致的安全风险 Nail Test：模拟外部尖锐物体，刺穿电芯，出现内部短路的安全风险 Heating Test：模拟强烈外力瞬间撞击，导致的安全风险 改善思路还是DMAIC，就举个例子好了： Improvement Of External Short Test：先以大量的测试数据积累，确定失效类型；接着收集不同型号、不同能量密度，在不同的外部导体短接时出现的探索性数据（最好量化）；再对比可通过、不一定通过、不可通过测试的电芯（或“尸体”）拆解分析和数据对比，得出短路时理论失效模式，分析出相关的改善方向（材料选型、设计结构等，这个比较考究个人的发散性思维）；然后根据改善方向，定出不同的单因子方案，初步确定各因子方案的可行性、有效性、成本等；最后将多因子、全因子方案做了，定下各个因子的优先等级和交错影响。 事实上做到最后，在不考虑Cost时，只满足最基本的H.T. Storage（60℃7D）、Cycle Life（300~500cycles），发现阻燃电解液是较优选项。 |
14楼2016-05-18 17:22:52
langzhizhou
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17楼2016-05-18 20:05:51
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