擠壓的最大可能就是使電池出現(xiàn)短路，無論是內(nèi)部短路還是外部短路，然后產(chǎn)生熱量，電池溫度升高，各種材料分解，繼續(xù)產(chǎn)生熱量，同時內(nèi)部產(chǎn)生大量氣體，高壓引起爆炸，熱量可能引起連鎖反應(yīng)，使熱量累積局部溫度過高出現(xiàn)燃燒，所以擠壓，電池箱體的密封及呼吸器使電池箱通常不可能發(fā)生爆照，短路有時會使電池發(fā)生爆炸，有時燃燒，或者均有。

對于圓柱電芯，通常將數(shù)十個或上百個并聯(lián)形成模塊使用。將電池模塊直接從兩個匯流方向擠壓，造成模塊直接短路，電池爆炸或燃燒。從其他兩個方向擠壓，通常電芯之間有1-2mm的間隔距離，形成一定的緩沖空間，緩沖空間至少在5%以上，而且這種緩沖空間使平均分配的，擠壓時前面的電芯會向后面空間“逃竄”，包括兩側(cè)的空間，后面電芯還未直接受到擠壓，只要不是無限制擠壓，直接造成電芯內(nèi)部短路的可能性有限（由于外部短路而引起內(nèi)部短路的不在此之內(nèi)）。軟包電芯和方形電芯從極柱方向擠壓，與圓柱電芯電池模塊原理是一樣的，直接造成電池短路。從窄側(cè)面方向擠壓，會造成電池內(nèi)部直接短路，影響比較大；從大面擠壓相對要好得多，做成電池模組也一樣。對模組來說，圓柱電芯的焊接位置更容易受到擠壓而撕裂掉，軟包和方形采用較厚、大的匯流排，不容易斷裂，即外部短路不容易被斷開。

圓柱電芯外部或內(nèi)部短路后，內(nèi)部產(chǎn)生的氣體容易使蓋帽或防爆閥爆開，使電芯內(nèi)部極組和外部電路斷開，而軟包電芯和方形電芯很難出現(xiàn)此現(xiàn)象。但軟包電池和方形電池的耐壓比圓柱要低得多，所以圓柱電芯更容易出現(xiàn)爆炸現(xiàn)象。出現(xiàn)短路，圓柱電芯是根據(jù)熱量擴(kuò)散情況或外部短路情況分批或逐個出現(xiàn)爆炸或燃燒，能量逐漸釋放，而方形和軟包電芯容量高，使內(nèi)部的能量是直接釋放出來，所以，擠壓時圓柱電池箱內(nèi)部會出現(xiàn)一個接一個的爆炸聲，但實(shí)際影響不大，方形和軟包電池更容易出現(xiàn)燃燒。

電動車在受到擠壓等時，車輛從上部被擠壓的概率比較低，大多是前后或側(cè)面受擠壓，所以，電池箱在設(shè)計(jì)時，最好保持電池安裝方式在極柱（或匯流排）免受擠壓方向。

對于電芯被擠壓的影響因素以及影響情況，有兩篇文章研究的比較細(xì)致，可以供參考：

1、擠壓試驗(yàn)的影響因素

影響擠壓實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的因素很多，例如擠壓速度、擠壓的位置等都會影響最終的測試結(jié)果，美國麻省理工學(xué)院的Brandy Dixon等對擠壓實(shí)驗(yàn)影響測試結(jié)果的因素進(jìn)行了評估和測試，測試結(jié)果表明某些因素，例如是否有電解液，擠壓測試的速度等會對測試結(jié)果產(chǎn)生顯著的影響，但是有些因素，例如擠壓測試選擇的位置，就對測試結(jié)果幾乎沒有影響。

實(shí)驗(yàn)中采用軟包鋰離子電池，容量為52Ah，正極材料為NCA體系，電池在兩種狀態(tài)下進(jìn)行測試，一種是沒有電解液的干燥狀態(tài)，一種是有電解液，并放電到0%SoC的狀態(tài)。

（1）電解液對于擠壓測試結(jié)果的影響

通常為了便于分析擠壓測試對鋰離子電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響，采用沒有注入電解液的干電池，或者將電解液蒸干后進(jìn)行擠壓測試，但是很少有研究分析電解液對于擠壓測試結(jié)果的影響。Brandy Dixon采用沒有電解液的干燥電池和放空電后的常規(guī)電池進(jìn)行了圓形平面擠壓測試和半球形擠壓測試，圓形平面擠壓測試表明沒有電解液的干電池在測試中會產(chǎn)生一個更大的力反饋（如下圖藍(lán)色曲線所示），干燥電池在變形量達(dá)到4mm時產(chǎn)生的力反饋為167kN，而有電解液的普通電池僅為150kN。

在半球形擠壓測試中也發(fā)現(xiàn)了同樣的規(guī)律，干電池產(chǎn)生的最大作用力達(dá)到7.7kN（變形量達(dá)到4mm后失效），而有電解液的普通電池最大作用力僅為5.2kN（變形量為3mm后失效），這項(xiàng)測試表明電池中的電解液實(shí)際上會對鋰離子電池?cái)D壓測試結(jié)果產(chǎn)生顯著的影響，聚合物隔膜在經(jīng)過電解液浸泡后會發(fā)生軟化，因此會比干燥狀態(tài)下更早的失效。從Brandy Dixon的測試結(jié)果來看采用干燥電池得到的擠壓測試結(jié)果會比電池的實(shí)際狀態(tài)更大一些，因此干燥電池的擠壓實(shí)驗(yàn)測試得到的結(jié)果并不能完全代表鋰離子電池的實(shí)際使用情況。

（2）擠壓位置對測試結(jié)果的影響

鋰離子電池在發(fā)生事故擠壓變形的過程可能在鋰離子電池不同的位置，而我們進(jìn)行擠壓測試時通常會選擇將電池的中央位置作為測試位置，那么擠壓測試結(jié)果能夠表征鋰離子電池在實(shí)際使用中的所有情況呢？對此，Brandy Dixon通過在干燥鋰離子電池的不同位置進(jìn)行擠壓測試，分析了擠壓的位置對于測試結(jié)果的影響。Brandy Dixon選擇了四個位置進(jìn)行測試，其中第一個位置為電池的中央，距離鋰離子電池長邊約65mm，第二個位置距離長邊約30mm，第三個位置距離鋰離子電池的長邊約10mm，第四個和第五個點(diǎn)都位于鋰離子電池的邊緣位置，其中第五個點(diǎn)的中心位置位于鋰離子電池的邊緣上。下圖a為測試結(jié)果，從結(jié)果來看除非擠壓位置位于鋰離子電池的邊緣上，否則擠壓測試的位置對測試結(jié)果基本上沒有影響，也就是我們在擠壓測試的時候可以選擇除了邊緣的任何位置。

（3）擠壓速度對于測試結(jié)果的影響

在鋰離子電池的實(shí)際使用中往往會面臨不同的擠壓速率的考驗(yàn)，那么擠壓速度是否會對測試結(jié)果產(chǎn)生顯著的影響呢？為此Brandy Dixon采用0.2mm/min到20mm/min的速度進(jìn)行了擠壓測試，測試結(jié)果如下圖c所示，從圖中能夠看到擠壓速度會對擠壓測試的最大作用力產(chǎn)生明顯的影響，例如在20mm/min的速度下，最大作用力為8.4kN，而在0.2mm/mm的速度下最大作用力僅為7.3kN，但是如果擠壓速度在一個數(shù)量級上，例如10mm/min和20mm/min，1mm/min和2mm/min就會得到相同的測試結(jié)果。

（4）擠壓測試的重復(fù)性

擠壓測試作為一種破壞性的試驗(yàn)，只能通過抽樣的方式來進(jìn)行試驗(yàn)，因此測試電池得到的試驗(yàn)結(jié)果是否具有可重復(fù)性，能夠多大程度上代表其他同批次電池就成為一個重要的問題。為了驗(yàn)證擠壓測試的試驗(yàn)結(jié)果是否具有可重復(fù)性，Brandy Dixon采用直徑分別為12.6mm、28mm和44mm的半球形擠壓頭對鋰離子電池進(jìn)行了擠壓測試，結(jié)果如下圖c所示。從測試結(jié)果來看，不同直徑的擠壓測試頭在多次擠壓測試中得到的曲線高度重合，僅僅是在最大作用力上有輕微的差別，表明擠壓測試的重復(fù)性非常好，能夠僅僅通過測量少量的鋰離子電池表征同批次電池的安全性。

擠壓測試是動力電池非常重要的安全測試，Brandy Dixon的研究為我們指明了哪些因素會對擠壓測試的結(jié)果產(chǎn)生顯著的影響，需要我們進(jìn)行嚴(yán)格的控制，而那些因素對于最終測試結(jié)果的影響不大，可以適當(dāng)?shù)姆艑捪拗?。同時Brandy Dixon的研究也表明了擠壓測試具有非常好的可重復(fù)性，因此我們能夠通過對少量電池進(jìn)行擠壓測試，而表征同批次的電池的安全性。

來源：第一電動網(wǎng)  作者：新能源Leader

2  擠壓對電池內(nèi)部的影響

擠壓會引起電池短路，電池發(fā)生內(nèi)短路時，整個電池組70%的能量會在60s內(nèi)通過短路點(diǎn)進(jìn)行釋放，從而引起局部溫度快速升高，使正負(fù)極活性物質(zhì)、電解液等分解，電池發(fā)生熱失控。嚴(yán)苛的擠壓測試考察鋰離子電池在發(fā)生巨大形變時電池的安全性能。研究顯示，在擠壓測試過程中，首先會發(fā)生電極的變形和均勻位移，隨著變形程度的增加，進(jìn)而導(dǎo)致集流體沿著45度滑移線發(fā)生滑移，最后隔膜因?yàn)樽冃纬潭冗^大，導(dǎo)致隔膜失效，引起更大面積短路發(fā)生。

在擠壓測試中，隨著電池變形程度的增加，正負(fù)極集流體會首先被撕裂，并沿著45度失效線發(fā)生滑移，活性物質(zhì)也會進(jìn)入到45度失效線內(nèi)，隨著隔膜變形程度的不斷增加，隔膜最終達(dá)到失效點(diǎn)，引起正負(fù)極短路的發(fā)生，擠壓造成的正負(fù)極短路主要是以點(diǎn)狀短路為主，因此會在短路點(diǎn)產(chǎn)生非常大的電流，熱量集中釋放，引起短路點(diǎn)的溫度急劇上升，因此很容易引發(fā)熱失控。

一旦內(nèi)短路發(fā)生，則可能導(dǎo)致鋰離子電池?zé)崾Э?，產(chǎn)生的高溫會燒毀電池，即便是沒有發(fā)生熱失控，局部的高溫仍然會將集流體、隔膜等部分融化，因此研究鋰離子電池在擠壓測試中的結(jié)構(gòu)變化一直是一個難點(diǎn)。美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的Hsin Wang等利用3D XCT技術(shù)對鋰離子電池在擠壓測試過程中內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行了研究，首次發(fā)現(xiàn)銅箔在擠壓測試中會產(chǎn)生微觀的碎片，而這些碎片很難通過傳統(tǒng)光學(xué)和電子顯微鏡發(fā)現(xiàn)，這些隱藏的銅箔碎片可能會對鋰離子電池的電性能和熱失控行為產(chǎn)生顯著的影響，值得我們深入研究。

實(shí)驗(yàn)中采用的為商用鈷酸鋰電池，電芯采用卷繞結(jié)構(gòu)，尺寸為30mm′40mm′4.5mm，為了保證鋰離子電池在擠壓測試中不至于發(fā)生熱失控，Hsin Wang將電池的電量控制在10%SOC以內(nèi)，下圖為電池進(jìn)行擠壓測試后電芯的結(jié)構(gòu)，其中圖c為沒有經(jīng)過擠壓時電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，圖d為擠壓測試后電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從圖上可以看到，擠壓測試后電極發(fā)生了對稱的折疊和褶皺現(xiàn)象，并且一些電極層發(fā)生了彎曲，在電極層之間產(chǎn)生較大的間隙。

下圖為局部放大的圖像，從圖上可以注意到，在嵌切方向電極發(fā)生了嚴(yán)重的折疊和形變，通過圖c和圖d對比可以看到，電池在擠壓后銅箔表面產(chǎn)生了大量的裂紋。

對上述實(shí)驗(yàn)后的電池進(jìn)行拆解，如下圖所示，可以看到在受到擠壓處的中間位置有一個短路點(diǎn)，但是通過光學(xué)觀察負(fù)極表面并沒有出現(xiàn)明顯的裂紋現(xiàn)象。

利用X射線照相技術(shù)，則觀察到了銅箔內(nèi)形成了大量的裂紋，如下圖b所示，但是當(dāng)將上述的電極用SEM進(jìn)行觀察時，僅觀察到了少量的電極破碎情況。這表明雖然銅箔產(chǎn)生了大量的裂紋，但是由于石墨負(fù)極涂層較厚，因此電極表面并不會產(chǎn)生明顯的裂紋，所以利用光學(xué)和SEM等手段并不能很好的觀測到銅箔的破碎情況，但是X射線的穿透性很好，石墨幾乎不會遮擋X射線，而銅箔會對X射線形成有效遮擋，因此X射線成像技術(shù)能夠很好的顯示銅箔在受到擠壓時的破碎情況。

            銅箔上產(chǎn)生裂紋的原因可能是因?yàn)殂~箔的韌性較差，在受到垂直方向擠壓時非常容易產(chǎn)生裂紋，至于銅箔脆化的原因后續(xù)還需要繼續(xù)研究，這可能與加工過程、電極碾壓過程中殘存的應(yīng)力有關(guān)。破碎的銅箔可能會對鋰離子電池產(chǎn)生以下幾個方面的影響。

1）首先，破碎的銅箔無法在承擔(dān)起集流體的作用，導(dǎo)致局部活性物質(zhì)與導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)失去有效連接。

2）活性物質(zhì)和電解液會填充到破碎銅箔的縫隙中，但它們都不是好的電子導(dǎo)體和熱導(dǎo)體，因此在此處發(fā)生短路時，熱量也很難快速傳導(dǎo)出去。

3）受到擠壓的區(qū)域，由于活性物質(zhì)與導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)接觸變差，因此導(dǎo)致活性降低，或者不能參加充放電反應(yīng)，引起鋰離子電池容量降低。

4）破碎的銅箔會使得負(fù)極的機(jī)械性能降低。

5）電池在擠壓測試中最終失效主要是由正極和隔膜失效引起。

6）在短路發(fā)生的初期，主要是Al箔/正極活性物質(zhì)與負(fù)極的銅箔碎片/石墨活性物質(zhì)發(fā)生接觸。

上述研究對于理解鋰離子電池在機(jī)械濫用中熱失控機(jī)理由重要的幫助，同時也能幫助我們判斷鋰離子電池受到機(jī)械損傷后能否繼續(xù)使用，還需要對銅箔擠壓過程中裂紋的產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行更加深入的研究。

來源于《鋰離子電池在擠壓過程中銅箔破碎現(xiàn)象》，百家號17-09-2011:15

3、從擠壓和短路等方面比較方形和圓柱電池的安全性

對于方形電池和圓柱電池，單從系統(tǒng)安全性角度考慮，圓柱電池安全性要好（單顆電池不一定）。圓柱電池容量低，需要大量電池并聯(lián)起來應(yīng)用，以達(dá)到與方形電池同樣的容量效果，這就造成同樣容量模塊內(nèi)部的溫度分布、電流分布等要好于方形。在模塊擠壓或短路時，圓柱電芯組成的模塊不斷出現(xiàn)鞭炮之類的爆破聲，能量是逐漸釋放出來，有火苗出現(xiàn)，但火勢不大，有濃烈煙霧；而方形電池模塊擠壓或短路時，沒有聽到有爆破聲，但是很快起火，火勢較大，連接的串聯(lián)電池也很快起火，積聚的能量很快釋放出來。所以，用圓柱電池組成的電池系統(tǒng)至少可以給乘客或司機(jī)留出了較長的逃生空間。

下圖為采用圓柱電芯串并聯(lián)組成的24V標(biāo)準(zhǔn)電池包的擠壓試驗(yàn)，整體擠壓，先有煙霧等出現(xiàn)，煙霧逐漸加大，有火苗出現(xiàn)，火勢也逐漸加大。

電池模塊或電池模組提高抗擠壓能力，還是在模塊設(shè)計(jì)中加增強(qiáng)設(shè)計(jì)，或電池箱中專門對其進(jìn)行機(jī)械防護(hù)。

對于電池系統(tǒng)或電池包的擠壓，國標(biāo)將擠壓力從200KN下調(diào)到100KN，主要也是在進(jìn)行擠壓測試時通不過。目前大部分廠家是在擠壓著力點(diǎn)處進(jìn)行加強(qiáng)設(shè)計(jì)，使電池箱在此處可以承受這么大的力而不變形，只是為了通過測試而進(jìn)行的設(shè)計(jì)，究竟針對實(shí)際應(yīng)用有多少幫助，或者是否合理等，要先通過仿真分析再進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)驗(yàn)證。

今天電池廠、車廠等的日子都比較難過，依靠補(bǔ)貼過日子的時代逐漸過去，部分純電動車廠已經(jīng)進(jìn)入倒閉階段，據(jù)我了解許多電池廠也都在開始轉(zhuǎn)型開拓其他領(lǐng)域的市場，好多到現(xiàn)在今年還沒有開始正常生產(chǎn)，沃特瑪事件影響了一大批企業(yè)，CATL又給大家?guī)硐Ｍ?，個人觀點(diǎn)，對后面幾年電動乘用車市場進(jìn)行了一些思考，各人角度不同，看法可能不一樣，僅供參考。

1、目前的純電動乘用車的實(shí)際市場狀況

BEV銷量在逐年上漲，單從新能源汽車的銷量看，這幾年每年上漲幅度都比較大。預(yù)計(jì)今年還會又比較大的增幅。

從銷售區(qū)域分析，主要集中在北上廣深杭等大城市。除此外，其他省份低速車占了絕大部分份額。

形成這樣的原因主要有幾個方面：一是大城市限牌限號，給與了BEV很好的機(jī)會，非限牌城市新能源車的銷量就很少了。從周圍圈子里面的朋友購車看，很少有買電動車的，也明確購置計(jì)劃沒有買BEV，寧愿上外地車牌。二是積分政策倒逼車企去生產(chǎn)電動車，生產(chǎn)出來了就要想法賣出去。目前乘用車除了部分是直接銷售給終端用戶外，一部分（看到有些資料是50%左右，忘記了，也有說10%幾）是在共享、網(wǎng)約車等。

目前還有補(bǔ)貼，電動車價格還沒有那么高，補(bǔ)貼取消后，電池組價格回歸正常，車的價格要上漲，比同等級別的燃油車價格要高得多，國內(nèi)車的普及程度相對還低得多，市場會認(rèn)同嗎？本人不太認(rèn)同的。

2、網(wǎng)約車、短租車市場

共享、短租、網(wǎng)約等模式也不是創(chuàng)新，傳統(tǒng)車早就有這一塊業(yè)務(wù)，這部分市場會隨著車輛的覆蓋面越廣而市場容量增加。本人認(rèn)為BEV針對這些市場，只是因?yàn)槟壳翱蛻粽J(rèn)同度或購買程度還沒那么大，才投向這一塊，如果終端用戶需求很大，產(chǎn)品真的供不應(yīng)求，廠家會銷往哪一塊？多次坐新能源出租車，司機(jī)對其認(rèn)同度并不高的。

3、乘用車品牌意識更嚴(yán)重

   客戶是愿意花20多萬買個純電動的BYD，還是花 近30萬買個國產(chǎn)寶馬？當(dāng)然寶馬開出去更有面子，環(huán)保、尾氣排放等，是政府的事，與我關(guān)系不大，這事絕大多數(shù)國民的想法。大多數(shù)家庭還沒有家庭用車，第一款車就選擇BEV的人并不多。有一句話說的很貼切：電動汽車是富人的玩具，不是出行的代步工具。國內(nèi)這兩年出現(xiàn)幾家互聯(lián)網(wǎng)造車企業(yè)，究竟會是否象TESLA那樣，形成如傳統(tǒng)燃油車?yán)锩娴姆ɡ?、勞斯萊斯等豪華品牌，很難說。去與上汽、北汽、吉利、BYD等車企去競爭，難度更大。

4、目前車的實(shí)際性能究竟怎么樣？

目前真正跑過3年或15萬公里的車沒出問題的有幾輛？14年底算初步起步，到現(xiàn)在總共才3年多時間。前期的十城千輛、百城千輛等不算，那些車電池不知道換幾茬了，許多車可能連尸體都不見了，而且前面還是以磷酸鐵鋰電池為主，之后又有一段時間由于針刺等原因，三元電池一段時間沒上車。沒有經(jīng)過市場的長期考核。電池壽命3000次，按此計(jì)算有至少60萬公里以上，系統(tǒng)壽命至少達(dá)單體的一半以上，也有30萬公里，實(shí)際哪些車跑了這么久。

5、彎道超車究竟得到了什么？

從開始我就認(rèn)為所謂的“彎道超車”，是由于混動車輛專利在國外，技術(shù)含量要高得多，之前幾年鋰電還不十分成熟時，國家主要發(fā)展是針對混合電動車，后來提出彎道超車概念，直接搞純電動車，把混合電動給隔過去了。國外市場實(shí)際混動比純動銷量要大得多，尤其在歐美。這種情況很象我國的特色社會主義，從封建社會直接到社會主義，當(dāng)中只經(jīng)歷了民國短短一段時間，我國的混動就象民國。