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鋰電池針刺實驗

    針刺實驗正是為了模擬鋰離子電池內部短路的情況而設計的安全測試，下圖為日本早稻田大學的Tokihiko Yokoshima等人采用計算機斷層掃面技術得到的鋰離子電池在針刺全過程【2】。從圖中我們能夠看到當鋼針進入到電池內部0.2mm時，電池內部形成了第一個短路點，由于短路的發生電池內部開始產氣，同時電池電壓也下降到了3.6V，同時鋼針的曲率半徑液從20um增加到了100um，這主要是因為短路點的大電流使得鋼針尖端發生融化，表面短路點的溫度極高，此時由于鋼針尖端的融化電池內短路點斷開，電池的電壓出現了回升，穩定在了3.8V。

    從上面的實例可以看到針刺實驗主要是通過鋼針刺穿電芯，引起正負極短路，模擬電池發生內短路的情況。因此不難看出，針刺速度越慢、鋼針直徑越小、電池容量越大，短路點的電流密度也會越大，電池的溫升越高，電池也更容易發生熱失控。

這是實驗當中監測的鋰電池電壓變化。

此次采用Comsol 鋰電池、傳熱模塊和PDE模塊，對針刺過程的電化學、熱進行仿真分析。

鋰電池在滿電狀態下一定倍率放電，鋼針以一定的速率進行刺穿。

以下是鋰電池穿刺過程的熱變化以及 鋰電池內部電化學電流的流線分布變化。

comsol電化學仿真計算出來的電壓變化曲線，在刺穿不同電化學層時，體現出來的電壓臺階。

穿刺過程中的熱功耗變化曲線。

穿刺過程中的溫度變化 。