對(duì)于鋰離子電池安全試驗(yàn)而言，針刺實(shí)驗(yàn)往往是zui令人頭疼的，整個(gè)電池的能量都會(huì)通過這個(gè)短路點(diǎn)在短時(shí)間內(nèi)釋放，會(huì)導(dǎo)致短路點(diǎn)的溫度在短時(shí)間內(nèi)急劇上升，繼而引發(fā)連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致熱失控。

由于鋰離子電池的密封結(jié)構(gòu)，我們以往對(duì)于鋰離子電池的針刺實(shí)驗(yàn)過程的研究往往只能停留在電池何時(shí)冒煙、何時(shí)起火和爆炸等外部觀測(cè)結(jié)果，對(duì)于針刺過程中鋰離子電池內(nèi)部反應(yīng)過程往往只能通過推斷，因此據(jù)此提出的改進(jìn)策略大多數(shù)是建立在“合理的假設(shè)”的基礎(chǔ)上。

近日日本早稻田大學(xué)的TokihikoYokoshima等人設(shè)計(jì)了一種能夠直接觀測(cè)針刺過程中鋰離子電池內(nèi)部反應(yīng)的方法，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)觀測(cè)針刺實(shí)驗(yàn)中鋰離子電池內(nèi)部極片結(jié)構(gòu)變化、內(nèi)部產(chǎn)氣等過程，進(jìn)而更好的指導(dǎo)我們進(jìn)行鋰離子電池安全設(shè)計(jì)。

為了便于分析短路過程對(duì)于鋰離子電池的影響，Tokihiko Yokoshima將鋰離子電池等效為下圖所示的結(jié)構(gòu)，每一對(duì)正負(fù)極組成一個(gè)電池單元，多個(gè)電池單元并聯(lián)在一起成為單體電池，針刺實(shí)驗(yàn)會(huì)導(dǎo)致這些電池單元發(fā)生短路，而短路的電池單元的數(shù)量與針刺穿過的電池極片數(shù)量有關(guān)。

當(dāng)只有兩片電極發(fā)生短路時(shí)，不僅該電池單元會(huì)發(fā)生短路，更為嚴(yán)重的是與之并聯(lián)的其他電池單元也會(huì)通過該短路點(diǎn)發(fā)生短路，也就是說整個(gè)電池的電量都會(huì)經(jīng)過該短路點(diǎn)，產(chǎn)生大量的熱量。

從鋰離子電池的這一結(jié)構(gòu)特點(diǎn)我們不難看出，電池容量越大，短路點(diǎn)越小則產(chǎn)生的后果越嚴(yán)重，也就是說在針刺實(shí)驗(yàn)采用的針直徑越小、針刺速度越慢則熱失控的風(fēng)險(xiǎn)也就越大。