基于Comsol的鋰電池針刺、內短路和過充仿真
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離子電池主要由正極、負極、隔膜和電解液等組分構成，其中隔膜的主要作用是實現正負極之間的電子絕緣，并利用隔膜自身的微孔導通離子。在實際中由于鋰枝晶生長，以及在生產過程中引入的導電多余物等可能會引起隔膜的失效，導致鋰離子電池發生內短路。內短路時短路點的大電流會導致局部溫度快速升高，進而引發電池發生熱失控，
由于鋰離子電池內短路的形式有多種，例如內部導電多余物、針刺和擠壓等都會造成不同形式的內短路點，鋰電池內部的金屬物體相當于一個額外集流體的功能，將引起附近鋰離子流向改變，在這些額外的集流體上引起電流集中。
此次采用Comsol的鋰電池模塊和固體傳熱模塊，模擬不同情況下的內短路和針刺。
1、半徑毫米級的5歐姆電阻，在單層電芯內部連接正負集流體。
整體最高溫度分布
內短路狀態下自放電（綠色線），相對比的是正常工況倍率下的放電曲線。
單層電芯溫度分布云圖和電流密度集中情況。
對于這類內短路計算中，內短路的電阻電導率對結果影響較大。
2、以0.4mm/s速度穿刺一根3mm鋼針，同時兩層電芯在以1C倍率放電，鋼針從一側集流體貫穿到另一側集流體外。
可以看到針刺過程的溫度有不同波峰。
整體電壓下降趨勢
3、
過充仿真以恒流充電方式,過充至5V后，開始恒壓充電，充電電流逐漸下降并保持平衡。
過充過程整體內阻不斷加大，導致熱量聚集，最終引發熱失控。
這個過程中內部SEI 膜發生反應的時間較早，Csei在12500s 左右開始明顯減少，引發了小幅溫度波動，之后逐漸減小至 0，說明此時SEI 膜全部分解。負極、正極和電解液均在 13500s 左右開始劇烈反應，從圖中可以看出，負極、正極和電解液反應十分迅速（圖中接近垂線部分），反應在短時間內完成。說明 13500s 左右，由于這三部分副反應劇烈，短時間內將產生大量熱，導致熱量積累。過充 13500s 左右，由于熱量大量積累，最終導致電池發生熱失控現象。
整體熱分布如下：
不同穿刺速度、穿刺位置和鋼針尺寸都會對結果產生不同影響。
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