【摘要】 本文详细解析电池针刺测试的必要性，阐述其如何模拟内短路以评估电池安全极限，并逐步介绍实验的关键参数设置、电压/温度等核心指标的监测方法，以及该测试对电池研发的深层价值。

电池针刺测试

 

电池内部由正负极、电解液等组成，正常工作时电能有序传递；但如果有尖锐物体，如金属碎屑、树枝等刺入电池会直接造成内部正负极短路，瞬间产生大量热量，可能引发 “热失控”（温度急剧升高、电解液燃烧，最终导致起火、爆炸）。

针刺实验的核心目的，是人为制造 “内短路” 场景，观察电池是否发生热失控，以此评估其极端情况下的安全性能，确保即便遭遇意外穿刺，也能 “不起火、不爆炸”，是验证电池安全性的关键手段之一。

 

实验怎么做？关键看这些参数

要模拟真实的 “极端穿刺”，实验设备和参数设置至关重要，通常会用到温控针刺试验机—— 它能精准控制穿刺力度、速度、温度等条件，还能实时监测电池各项反应。

立/卧式温控针刺试验机

以某款 1Ah 软包电池的针刺实验为例，关键参数设置如下：

  • 电芯状态：将电池 “满充” 至 4.2V，以模拟电池最饱满且最敏感的危险场景

  • 穿刺工具：选用 φ2.5mm 的钨钢针，其硬度高、耐高温，可真实模拟尖锐异物

  • 穿刺速度：10mm/s，模拟异物快速刺入的瞬间冲击

 

实验过程主要监测这些电池反应

1.电压与内阻的变化

电压（OCV）和内阻（IMP）是反映电池内部 “健康状况” 的关键指标。实验前，电池电压为 4.163V，内阻 313.70mΩ；穿刺后，电压跌落至 3.253V，内阻飙升至 755.50mΩ—— 这是因为内部短路后，电能传递紊乱，内阻增大、电压随之下降。

电压&电阻

 

2.温度与安全现象（起火、爆炸）

电芯温度最高达到 92.3℃，虽有明显升温，但并未触发起火或爆炸；观察 1 小时后，电池仍保持安全状态。

 

监控测试数据

 

从电芯外观也能直观看到测试前电芯完整洁净，测试后虽有变化，但无燃烧、爆炸痕迹。结合电压 - 温度曲线，温度上升后逐渐回落、电压趋于稳定，都说明电池成功扛住了 “穿刺挑战”。

 

电压-温度曲线

 

针刺实验的深层意义

除评估单颗电池安全性外，针刺实验还有更广泛的价值：

  • 研究热失控特性：通过观察短路后的温度、电压变化，可摸清电池热失控规律（如温度急剧升高的时机），为优化热管理系统提供依据；

  • 验证防护设计：若开展电池包级针刺实验，能检验电池包的结构、散热等防护设计是否有效，能否阻止危险扩散；

  • 探究失效机理：分析穿刺后电池内部的损坏情况（如正负极材料变化、电解液分解等），可深入理解电池失效原因，助力下一代更安全电池的研发。