在與傳統(tǒng)燃油汽車的競賽中，電動(dòng)汽車盡管具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢，卻也長期面臨著“腿短”的尷尬。為了進(jìn)步行駛路程，絕大多數(shù)電動(dòng)汽車廠商在動(dòng)力電池組中都選用了具有高能量密度的鋰離子電池。

而高能量必然帶來磕碰事端中的高危險(xiǎn)，國內(nèi)外數(shù)起電動(dòng)汽車磕碰事端都展示了動(dòng)力電池組短路起火后帶來的災(zāi)難性成果。現(xiàn)有的鋰離子動(dòng)力電池中，作為離子運(yùn)動(dòng)介質(zhì)的電解質(zhì)是一種高可燃性物質(zhì)，電池內(nèi)短路形成的熱效應(yīng)很簡單引起電池的起火燃燒。

在磕碰事端中，需要對動(dòng)力電池在經(jīng)歷揉捏變形時(shí)可能發(fā)作的失效短路進(jìn)行要點(diǎn)防護(hù)。惋惜的是，現(xiàn)在學(xué)界和工業(yè)界對鋰離子動(dòng)力電池在機(jī)械載荷下，特別是沖擊載荷下的變形失效做法還缺少深化的研究。依據(jù)咱們現(xiàn)有的試驗(yàn)成果，能夠開始提醒不一樣條件下鋰離子動(dòng)力電池力學(xué)做法的區(qū)別。

咱們選取了一款容量為20Ah的鋰離子軟包電池，利用直徑為13mm的沖頭對電池進(jìn)行穿刺試驗(yàn)。試驗(yàn)中，沖頭徹底穿刺電池后進(jìn)行反向運(yùn)動(dòng)直到?jīng)_頭徹底脫離電池，全部過程中同步記錄了電池電壓以及載荷的變化。

鋰電池廠商選用金屬?zèng)_頭進(jìn)行加載，加載速度5mm/min， 軟包電池在穿刺過程中并未發(fā)作顯著的短路景象，直到?jīng)_頭開端反向運(yùn)動(dòng)時(shí)才發(fā)作了電壓的陡降。而在沖頭從電池中徹底退出之后，電池電壓有必定程度的康復(fù)。

相同的速度選用塑料沖頭進(jìn)行加載，全部試驗(yàn)過程中電池都未呈現(xiàn)短路景象。由試驗(yàn)結(jié)能夠推知，在穿刺工況下，電池內(nèi)短路的發(fā)作主要是金屬侵入物和電極間的觸摸致使。

仍然選用金屬?zèng)_頭，加載速度進(jìn)步到4.5m/s。在沖頭穿透電池的瞬間，電池即呈現(xiàn)了顯著的短路(電壓和載荷在同一時(shí)間呈現(xiàn)陡降)。試驗(yàn)成果表明，在高速載荷下，軟包電池發(fā)作短路失效的危險(xiǎn)大大添加。

是什么致使了電池短路做法的區(qū)別?咱們能夠依據(jù)電池隔閡的力學(xué)性能做出開始的解說。鋰電池的根本構(gòu)造是替換安置的正負(fù)電極與隔閡，其間隔閡起到了阻隔正負(fù)電極觸摸的效果。隔閡的力學(xué)性能直接決定了電池的安全性。咱們對電池內(nèi)部的隔閡進(jìn)行了不一樣速度下的單向拉伸試驗(yàn)。試驗(yàn)成果顯現(xiàn)，相對于脆性的電極資料，隔閡資料具有很大的延伸率。

在穿刺過程中，斷口處被充沛延展的隔閡資料能夠持續(xù)阻隔正負(fù)電極、電極與沖頭之間的觸摸，防止短路的發(fā)作。而在動(dòng)態(tài)載荷下，隔閡展示了顯著的應(yīng)變率效應(yīng)，即跟著加載速率的進(jìn)步，隔閡的耐性逐步下降。在高速穿刺工況下，隔閡無法充沛延展來阻斷短路的發(fā)作，軟包電池更易發(fā)作短路景象。