Nail Penetration Test，一種內(nèi)部短路測(cè)試方法，是一種測(cè)試鋰離子電池內(nèi)部短路耐受能力的安全測(cè)試。針刺測(cè)試是用鋼釘穿過(guò)電池模擬內(nèi)部短路，以確認(rèn)電池是否冒煙、著火或破裂的測(cè)試。此外，針刺測(cè)試不僅是確認(rèn)電池安全性的測(cè)試，也是了解電池基本性質(zhì)的測(cè)試。

    在正常狀態(tài)下，鋰離子電池的正負(fù)極片被有機(jī)電解液中的高分子絕緣膜——隔膜絕緣。在此狀態(tài)下，將鋼釘插入鋰離子電池中，使正負(fù)極板短路，強(qiáng)制進(jìn)行內(nèi)部短路測(cè)試。該測(cè)試方法的特點(diǎn)是可以調(diào)整插入電池內(nèi)部的鋼釘?shù)闹睆健⒉牧稀⒉迦肷疃取⒉迦胛恢煤筒迦胨俣鹊葴y(cè)試條件。

針刺穿透測(cè)試的危險(xiǎn)：

    鋰離子電池需要用針刺進(jìn)行測(cè)試，這意味著它們極易發(fā)生內(nèi)部短路，如果發(fā)生短路，將處于非常危險(xiǎn)的狀態(tài)。鋰離子電池具有能量密度高、內(nèi)阻低、允許通過(guò)電流高等特點(diǎn)，非常危險(xiǎn)。一般來(lái)說(shuō)，電池在使用過(guò)程中發(fā)生內(nèi)部短路，是因?yàn)橹圃爝^(guò)程中混入了導(dǎo)電異物，或者是受到了外界的沖擊或壓力。

    現(xiàn)實(shí)中，產(chǎn)品一旦制造出來(lái)，控制系統(tǒng)內(nèi)部短路，包括電池充放電、電路等，都很難采取措施。當(dāng)發(fā)生內(nèi)部短路時(shí)，電池內(nèi)部會(huì)通過(guò)巨大的短路電流，隨后會(huì)產(chǎn)生焦耳熱，而焦耳熱又會(huì)導(dǎo)致可燃有機(jī)電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生高溫氣體，從而增加發(fā)生故障的可能性。熱失控。

    發(fā)生熱失控時(shí)，會(huì)冒煙、起火。嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生破裂，危及使用者的人身安全。從用戶的角度來(lái)看，確保電池的安全對(duì)于鋰離子電池的應(yīng)用很重要 Pinprick測(cè)試是利用鋼釘插入電池內(nèi)部，以相對(duì)簡(jiǎn)單的方式在正負(fù)極之間產(chǎn)生內(nèi)部短路方式。但是，當(dāng)釘子插入電池，在電池表面形成穿孔時(shí)，這個(gè)孔會(huì)釋放出高溫氣體，導(dǎo)致電池內(nèi)部散熱狀態(tài)發(fā)生變化，可能與實(shí)際內(nèi)部短路情況。

不形成穿孔和不噴氣的短路測(cè)試 ：

它被稱為鈍指甲測(cè)試 (BNT)，這種方法通過(guò)釘子的壓力使電池的電極材料（正負(fù)極片）之間發(fā)生短路，測(cè)試后電池僅輕微變形。與通常的針刺測(cè)試相比，這種方法可以創(chuàng)建更接近實(shí)際內(nèi)部短路的狀態(tài)。

實(shí)驗(yàn)裝置的準(zhǔn)備：

    要執(zhí)行此測(cè)試，手動(dòng)將釘子釘入鋰離子電池絕對(duì)不是一種選擇，也不應(yīng)輕易嘗試 - 釘子可能會(huì)飛出并導(dǎo)致手和身體受傷。因此，有必要建立一個(gè)pinning測(cè)試機(jī)。使用市售的臺(tái)式手壓機(jī)（另需液壓泵，最大壓力4000kg，行程120mm，行程延長(zhǎng)250mm長(zhǎng)），制作了可適配3種直徑鋼釘（φ3mm、φ5mm、φ8mm、100mm長(zhǎng)）的釘入度測(cè)試儀. 或者您也可以直接購(gòu)買帝格貝爾的測(cè)釘儀，帝格貝爾的測(cè)釘儀可以按照您的要求生產(chǎn)。

安全措施

考慮到安全性，應(yīng)確保測(cè)試儀可以在一定距離內(nèi)操作，將液壓泵安裝在別處，并在行程延長(zhǎng)桿的頭部加裝釘子夾具，以固定不同尺寸的釘子。將釘子插入夾具，調(diào)整好位置后用螺栓固定。進(jìn)釘速度，經(jīng)過(guò)多次人工液壓測(cè)試，我們通過(guò)測(cè)量行程和移動(dòng)時(shí)間得到0.7mm/s左右的結(jié)果。

針刺穿透測(cè)試總結(jié)：

電池正負(fù)極通過(guò)觀察探頭連接到示波器，觀察電壓波形。使用通用存儲(chǔ)記錄器（日經(jīng)電機(jī) 8855 型）觀察波形，并將觀察探頭連接到安裝在存儲(chǔ)記錄器中的電壓和電流單元（8951）。

相關(guān)說(shuō)明

在這里，我們測(cè)試了三種不同類型的堆疊電池（300mA-h、1000mA-h、2000mA-h）。測(cè)定的數(shù)據(jù)如下。

1.電池端電壓隨時(shí)間變化

2.熱成像呈現(xiàn)的細(xì)胞表面溫度

3.針刺后電池外觀和形狀的變化（肉眼確認(rèn)） 在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，仔細(xì)準(zhǔn)備防火措施和安全措施：防止飛濺，遮蔽測(cè)試機(jī)周圍區(qū)域，附近放置滅火器， ETC。

電壓波形的測(cè)量：

對(duì)于不同容量的電池，使用不同直徑的鋼釘進(jìn)行針刺試驗(yàn)。使用φ5mm鋼釘對(duì)2000mA-h的疊層電池進(jìn)行釘刺試驗(yàn)后，測(cè)量端電壓隨時(shí)間的變化。

針刺條件造成的差異：

包括上述試驗(yàn)結(jié)果在內(nèi)，根據(jù)多次試驗(yàn)的結(jié)果可知以下事實(shí)。

(1)在針刺點(diǎn)，端電壓急劇下降并逐漸下降到0V，當(dāng)電壓下降到一定程度時(shí)電壓曲線劇烈波動(dòng)。

(2) 不同電池類型和針刺條件的測(cè)試結(jié)果在針刺點(diǎn)到端電壓變化較大的階段有所不同，但在10-20s后端電壓下降到0V。

(3)相同容量的電池，pinning越厚，測(cè)試時(shí)端電壓變化越大。電池表面溫度測(cè)量釘扎后，可以通過(guò)紅外熱像儀測(cè)量疊層電池表面溫度隨時(shí)間的變化。使用φ5mm的鋼釘精確定位2000mA-h疊層電池時(shí)測(cè)得的表面溫度變化。

    針刺后溫度上升 2000mA-h的疊片電池使用φ5mm鋼釘進(jìn)行針刺試驗(yàn)時(shí)，溫度超過(guò)200℃。在對(duì)1000mA-h電池樣品的測(cè)試中，使用φ3mm的釘子時(shí)發(fā)生了火災(zāi)。用φ5mm的釘子進(jìn)行針刺試驗(yàn)，觀察到著火，電池溫度明顯升高。此外，對(duì)于不同的電池，測(cè)得的最高溫度低于 100°C。

    雖然該測(cè)試儀不是商用級(jí)別，只能用于實(shí)驗(yàn)?zāi)康模褂迷摐y(cè)試儀可以對(duì)電池進(jìn)行針刺測(cè)試。也可以使用通用存儲(chǔ)記錄儀、數(shù)字示波器、紅外熱像儀測(cè)量針刺后電池端子的電壓和溫度。該測(cè)試通過(guò)將正極和負(fù)極端子短路，將電池內(nèi)部?jī)?chǔ)存的電能瞬間轉(zhuǎn)換。

商通檢測(cè)提供電池的相關(guān)測(cè)試認(rèn)證服務(wù)：

運(yùn)輸和電池運(yùn)輸?shù)?UN 38.3 測(cè)試：

1.熱測(cè)試

2.高空模擬

3.沖擊試驗(yàn)

4.影響

5.耐振性

6.外部短路

7.過(guò)充

8.強(qiáng)制放電

根據(jù) IEC 62133-1-2 安全要求對(duì)用于便攜式應(yīng)用的便攜式密封二次電池（以及由其制成的電池）進(jìn)行的測(cè)試IEC 60086 原電池測(cè)試

根據(jù) IEC 62619 對(duì)工業(yè)用電池進(jìn)行測(cè)試

UL 1642 鋰電池測(cè)試

IEC 61960-3棱柱形和圓柱形鋰二次電池和由其制成的電池的測(cè)試

根據(jù)客戶具體要求進(jìn)行測(cè)試

CB 認(rèn)證（例如根據(jù) IEC 62133）