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鋰離(li)子電池因其(qi)高(gao)能(neng)量密(mi)度(du)而廣泛(fan)應(ying)用於各(ge)類(lei)電子產品與(yu)新能(neng)源(yuan)汽車(che)中，然(ran)而，其安(an)全性問題(ti)，尤其是熱(re)失(shi)控(kong)引發(fa)的(de)起(qi)火(huo)爆炸(zha)風險(xian)，始終(zhong)是行業關(guan)註的焦點(dian)。熱(re)失(shi)控(kong)是壹(yi)個(ge)劇烈的鏈式反應過程(cheng)，其內(nei)在(zai)機理(li)復(fu)雜且瞬息萬(wan)變(bian)。在研究(jiu)這壹現象(xiang)的(de)工具(ju)中，電(dian)池(chi)針(zhen)刺試驗機扮演著關(guan)鍵(jian)的“外(wai)科醫生”角(jiao)色(se)，是實(shi)驗室中(zhong)模擬(ni)內(nei)短(duan)路、揭示熱失(shi)控(kong)機理(li)較為(wei)直接和(he)有(you)效(xiao)的手(shou)段(duan)之壹(yi)。
針(zhen)刺試驗的(de)核心在於模擬(ni)電池(chi)內(nei)部(bu)短路這壹較嚴(yan)酷的濫(lan)用情(qing)況。試驗機通過壹臺(tai)高(gao)精度(du)、可(ke)編(bian)程(cheng)的機電(dian)裝(zhuang)置，驅動(dong)壹(yi)根耐高溫(wen)的(de)鋼針（通常為3-8mm直徑）以(yi)預(yu)設的(de)速(su)度(du)（如(ru)10-40mm/s）刺(ci)穿(chuan)電(dian)池單體。這壹過程(cheng)瞬間造(zao)成(cheng)電池(chi)正(zheng)負(fu)極通過針體直接連通，形成(cheng)壹(yi)個(ge)大(da)電(dian)流(liu)的短(duan)路點，並在局部(bu)產生巨(ju)大的(de)焦耳(er)熱。這種(zhong)可(ke)控(kong)的(de)、可(ke)重復的機械(xie)濫(lan)用(yong)，較好地復現了(le)因內(nei)部(bu)雜質、枝晶(jing)生長或(huo)外(wai)力沖(chong)擊導(dao)致的意(yi)外(wai)內(nei)短(duan)路，為研究(jiu)人(ren)員(yuan)提(ti)供了(le)壹個(ge)標(biao)準(zhun)化、可(ke)量(liang)化的觸發(fa)條(tiao)件。
在(zai)熱(re)失(shi)控(kong)機理(li)研究(jiu)中(zhong)，針(zhen)刺(ci)試驗機的(de)價值遠不止(zhi)於“觸發(fa)”事(shi)故(gu)，更(geng)在於其(qi)強(qiang)大(da)的數(shu)據采(cai)集(ji)與(yu)過程(cheng)再現能(neng)力。壹臺(tai)較好的(de)針(zhen)刺(ci)試驗機集(ji)成(cheng)多(duo)種(zhong)傳感(gan)器(qi)，能(neng)夠同(tong)步(bu)監測(ce)並記錄穿(chuan)刺(ci)過程(cheng)中的多(duo)項(xiang)關(guan)鍵(jian)參數(shu)：包括(kuo)針(zhen)刺(ci)力、電池電(dian)壓、短(duan)路電流(liu)、針(zhen)體溫度(du)以(yi)及電(dian)池表面(mian)多(duo)個(ge)位(wei)點的(de)溫度(du)變(bian)化。這些(xie)高(gao)精(jing)度(du)、高(gao)采(cai)樣(yang)率的實(shi)時數(shu)據，構(gou)成了分析(xi)熱(re)失(shi)控(kong)演化過程(cheng)的“黑匣子”。
通過分析(xi)這些(xie)數(shu)據，研究(jiu)人(ren)員(yuan)能(neng)夠清(qing)晰(xi)地揭示熱失(shi)控(kong)的演變(bian)路徑：穿(chuan)刺(ci)→內(nei)短(duan)路→局部(bu)熱源(yuan)產生→熱(re)量(liang)積累→隔膜(mo)大(da)面積熔(rong)化→更大(da)範(fan)圍(wei)的(de)內(nei)短(duan)路→活(huo)性物質分(fen)解(jie)、電解(jie)液燃(ran)燒→泄(xie)壓閥(fa)開啟(qi)→噴(pen)閥(fa)→起(qi)火(huo)爆炸(zha)。每壹(yi)個(ge)階(jie)段(duan)的(de)起始時(shi)間、溫(wen)度(du)閾值、產熱速(su)率都能(neng)被(bei)精確(que)捕捉。例(li)如，通過分析(xi)電(dian)壓驟(zhou)降和溫(wen)度(du)驟(zhou)升(sheng)之間的(de)時(shi)間差(cha)，可(ke)以(yi)評(ping)估(gu)電(dian)池的熱(re)穩定性；通過較高(gao)溫度(du)和(he)升(sheng)溫(wen)速(su)率，可(ke)以(yi)判斷電池(chi)反應的劇烈程(cheng)度(du)。
因此(ci)，針(zhen)刺試驗機是連接宏觀現象(xiang)與(yu)微(wei)觀機理(li)的(de)橋梁。其獲(huo)得的實(shi)驗數(shu)據不(bu)僅用於驗(yan)證(zheng)和改進電池(chi)材料（如更穩定的(de)正(zheng)極材料、高耐熱(re)隔膜(mo)、阻(zu)燃(ran)電解(jie)液）的(de)安(an)全性，還(hai)為建立(li)精準(zhun)的電(dian)池熱(re)失(shi)控(kong)數(shu)學模型和(he)仿(fang)真(zhen)分(fen)析(xi)提(ti)供了(le)至(zhi)關(guan)重要的邊界條(tiao)件與(yu)驗證(zheng)依據(ju)。較終(zhong)，這些(xie)研究(jiu)成(cheng)果(guo)將(jiang)反饋到電(dian)池管(guan)理系統（BMS）的安全策略設計中(zhong)，為提(ti)前預(yu)警和(he)防控熱(re)失(shi)控(kong)提(ti)供理(li)論支(zhi)持(chi)。
總(zong)而言之，電(dian)池(chi)針刺試驗機作(zuo)為(wei)壹種(zhong)高效(xiao)、直接的(de)測(ce)試工具(ju)，通過模擬(ni)較異(yi)常(chang)的內(nei)短(duan)路場(chang)景，為科學家(jia)們打開了(le)壹(yi)扇(shan)深入研究(jiu)鋰(li)離(li)子電池熱(re)失(shi)控(kong)動態(tai)過程(cheng)的大門，是推動電(dian)池安(an)全技(ji)術向(xiang)前發(fa)展的基(ji)石裝備(bei)。
