傳統的電池安全性評估，如擠壓、針刺等僅能對鋰離子電池的安全性做定性的評估

，測試結果也僅有兩個：通tong過guo和he不bu通tong過guo
，我wo們men無wu法fa判pan斷duan兩liang個ge通tong過guo測ce試shi的de電dian池chi哪na一yi個ge安an全quan性xing更geng高gao，也ye不bu能neng判pan斷duan沒mei有you通tong過guo測ce試shi的de電dian池chi哪na一yi個ge安an全quan性xing更geng差cha，這zhe極ji大da的de降jiang低di了le這zhe些xie安an全quan性xing測ce試shi的de參can考kao意yi義yi。為wei了le能neng夠gou對dui兩liang款kuan電dian池chi的de安an全quan性xing進jin行xing定ding量liang的de測ce試shi，建jian立li一yi個ge絕jue對dui的de標biao準zhun以yi方fang便bian不bu同tong種zhong類lei電dian池chi之zhi間jian相xiang互hu比bi較jiao，美mei國guo橡xiang樹shu嶺ling國guo家jia實shi驗yan室shi的deHsin Wang等deng對dui傳chuan統tong的de擠ji壓ya測ce試shi設she備bei進jin行xing了le改gai進jin，在zai原yuan有you設she備bei的de基ji礎chu上shang，給gei電dian池chi施shi加jia了le一yi個ge扭niu轉zhuan力li
，以yi減jian小xiao電dian池chi在zai測ce試shi中zhong受shou到dao的de破po壞huai，因yin此ci能neng夠gou對dui鋰li離li子zi電dian池chi的de安an全quan性xing進jin行xing定ding量liang的de評ping估gu，Hsin Wang還建立了一套評分體係，為鋰離子電池的安全性進行打分
，以方便不同種類的電池能夠相互進行比較。

 

目前能夠模擬鋰離子電池內短路的方式有多種，例如針刺測試
，小壓痕測試
，BAJ測試和機械擠壓測試等
，通過對大尺寸方形電池特點的分析，Hsin Wang認(ren)為(wei)機(ji)械(xie)擠(ji)壓(ya)測(ce)試(shi)最(zui)適(shi)合(he)應(ying)用(yong)方(fang)形(xing)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)測(ce)試(shi)上(shang)。但(dan)是(shi)在(zai)傳(chuan)統(tong)的(de)擠(ji)壓(ya)的(de)測(ce)試(shi)中(zhong)由(you)於(yu)電(dian)池(chi)受(shou)到(dao)的(de)破(po)壞(huai)太(tai)大(da)，幾(ji)乎(hu)所(suo)有(you)的(de)電(dian)池(chi)都(dou)會(hui)發(fa)生(sheng)熱(re)失(shi)控(kong)，因(yin)此(ci)傳(chuan)統(tong)的(de)擠(ji)壓(ya)測(ce)試(shi)對(dui)不(bu)同(tong)種(zhong)類(lei)電(dian)池(chi)安(an)全(quan)性(xing)的(de)“分辨率”就很低，隻有通過和不通過兩種結果
，隻能對鋰離子電池的安全性進行定性分析。可能兩個電池都沒有通過安全性測試，但是A電池的安全性卻要好於B電池，為了能夠準確的評估不同體係電池的安全性能
，Hsin Wang對傳統的擠壓實驗進行了改進，通過在電池負極極耳上施加一個拉力
，讓電池產生大約5°的扭曲，從而減少在擠壓過程中電池受到的破壞
，因此該實驗能夠準確的評估不同種類電池的的安全性高低。

 

注解1：電池通過擠壓的判據

 

為了方便讀者理解本文
，下圖是給出了LFP電池一個非常典型的成功通過機械擠壓測試（正反饋）的判據，電池擠壓變形達到一定的程度後，引起了電池內短路的發生，電池電壓迅速下降，檢測到電壓下降後（0.1V），擠壓力隨之被移除，電池的電壓快速回升，電池沒有發生熱失控，則電池通過擠壓實驗。

 

 

 

為了測試上述的改進擠壓實驗的效果，同時評估LFP電池的安全性（由於LFP電池安全性較好，因此僅測試了風險最高的100%SoC狀態），Hsin Wang針對100%SoC的LFP電池分別進行了僅有擠壓測試（左側）和在擠壓的過程中同時對電池施加一個扭轉力的測試（右側）。測ce試shi結jie果guo如ru下xia圖tu所suo示shi，從cong測ce試shi結jie果guo來lai看kan，僅jin對dui電dian池chi施shi加jia擠ji壓ya時shi，由you於yu電dian池chi受shou到dao的de破po壞huai較jiao大da，電dian池chi發fa生sheng短duan路lu後hou
，電dian池chi發fa生sheng熱re失shi控kong。而er在zai對dui電dian池chi進jin行xing擠ji壓ya的de同tong時shi對dui電dian池chi施shi加jia一yi個ge扭niu轉zhuan力li，降jiang低di了le擠ji壓ya對dui電dian池chi的de破po壞huai，內nei短duan路lu發fa生sheng後hou，電dian壓ya迅xun速su恢hui複fu，沒mei有you發fa生sheng熱re失shi控kong。可ke見jianLFP電池具有非常優異的安全性能
，即使在100%SoC狀態下，也能安然通過擠壓-扭轉測試。

 

 

 

在對25Ah的NMC電池擠壓-扭轉測試中
，發現50%SoC狀態下的電池都成功通過了測試
，如圖a所示，60%SoC狀態下的電池有三隻通過了測試，如圖b所示，另外的三隻沒有通過測試，如圖c所示

，可見60%SoC的電池通過測試和不通過測試的概率各為50%，而80%SoC的電池則都沒有通過測試

，如圖d所示。由此可見，60%SoC是NMC電池安全性的一個分水嶺，低於這個數值時電池相對是安全的，高於這個數值
，則電池在機械濫用的情況下的安全性將大大下降。

 

 

下圖為60%SoC的NMC電池在擠壓-扭轉實驗中的熱成像圖，從圖中可以看到在短路發生後，短路點的溫度在0.5S內迅速升高到了147.5 ℃，隨後高溫區域迅速向周圍擴展
，說明周圍區域溫度升高並不是由熱傳導導致的

，而是高溫引發了其他的化學反應。而在80%SoC下
，NMC電池發生熱失控的溫度更高，引起周圍化學反應的速度也更快。

 

 

基於上述實驗結果
，Hsin Wang為NMC電池給出了不同SoC狀態下的安全得分，如下表所示
，在該評分體係下我們能夠更加精確的對電池的安全性進行評估，例如50%SoC的NMC電池與100%SoC的LFP電池的安全性得分都為100分，因此它們具有相近的安全性。60%SoC的NMC電池安全性風險較高
，在機械濫用的情況下有50%的可能發生熱失控
，而80%SoC的電池安全性風險非常高
，機械濫用情況下發生熱失控的概率為100%。

 

 

Hsin Wang設計的針對大尺寸方形電池的擠壓-niuzhuanshiyankeyishixianduililizidianchizaijixielanyongqingkuangxiadereshikongfengxianjinxingdingliangdefenxi，shixianlelilizidianchianquanxingpinggucongdingxingdaodingliangdefazhan
，yiqianwomenzhinengshuomoukuandianchideanquanxingshihao，haishibuhao，ercaiyongzhezhongfangfahou，womenkeyishuomoukuandianchideanquanxingyouduohao
、多不好，就如同我們從模擬信號時代，進入到了數字信號時代。Hsin Wang設she計ji的de實shi驗yan方fang法fa還hai能neng夠gou進jin一yi步bu進jin行xing優you化hua，例li如ru實shi驗yan的de電dian池chi的de數shu量liang可ke以yi更geng多duo一yi些xie，防fang止zhi偶ou然ran因yin素su對dui實shi驗yan結jie果guo的de影ying響xiang，控kong製zhi實shi驗yan條tiao件jian

，例li如ru溫wen度du等deng，定ding量liang評ping估gu溫wen度du等deng因yin素su對dui電dian池chi安an全quan性xing的de影ying響xiang。