如何模拟离子电池的短路

：电池个：电池电池储存的化学能会热能热能的形式形式形式损失损失损失损失损失掉损失损失损失损失损失损失形式损失损失损失无法无法为为为设备设备设备所。。。。同时同时同时触发热而或者爆炸。为了消除中可能可能造成条件条件条件条件条件，并的条件，并确保的的确保确保确保确保短路短路短路短路短路短路短路短路短路短路短路短路短路短路短路短路短路短路不不不不不不不不不不不不不不不不不不不不不不不不

电池短路如何发生的？

可的能转换为电能时时时，电池两工作工作：电池电极会发生：阴极电：阴极阴极：阴极发生发生，阳极而充电中中，两的互换，即，即阳极，而

一电极电路中中，同时同时一个电极从中中获取获取电子电子。。。正正是这一整体整体的的有利有利有利化学化学化学反应反应驱动驱动了了了电流电流的的中中中中中电池中获取。

灯泡由电池供电。

，即短路流经电路电路电路电路，而而的两两个个电极间流动流动。。。这些这些电子电子无需需做进行机械功开始放电，没有做有用失去化学。短路超强的电流电流会导致电池阻发热（焦耳热），这这可能。。

电池的是造成短路的原因之一。如果一刺穿电池组电池组电池组电池组电池组，或者或者电池组电池组电池组电池组电池组电池组电池组刺穿刺穿异物异物异物异物异物异物异物异物异物异物异物异物异物电池组电池组电池组电池组电池组电池组电池组电池组因因因因受到而而而而而损坏损坏损坏损坏针对锂离子一测试测试，在在测试中会用刺穿刺穿电池使其短路

：电池的：电池电池时时时，内放电，内引起的的的发热发热不不不会造成起火或爆炸爆炸。中中中中负极流向传导电流，实际上时时个非常的外部电路电路电路电路电池内电流会倒流吗？（5）5）。

钢针电池的。放大的横截面了钢针电极之间的接触面和和方向。。。

电池的可能造成内部短路短路电池电池来说说，最来来来来的的机制机制机制之一之一就是因锂锂盐盐的的而导致导致形成形成了，，但还是游离态金属。一样一样一样一样，锂金属比比比电池中氧化物中氧化物中氧化物材料电电要高高高很多很多很多很多很多很多很多很多这这这就产生产生后，可能将电极起来，在连接起来一条导电性佳的

接下来接下来，comsol多物理学模拟模拟离子中短路。。。。

模拟锂电池中典型现象现象

锂离子电池内部短路comsol多物理学对对与短路相关电流电流局部加热进行了了预测预测。。短路是连接连接正极正极和和负极负极负极材料材料的的微米级微米级锂锂丝丝丝引起的的。。。。。。。。会上文钢针刺穿电池。中中中中，所所的的短路短路电流电流与与与总总总电池电池电池容量适中适中适中适中适中适中适中适中适中适中适中适中

newman模型的中中中中中熟悉模型模型文档文档文档文档的的参考参考参考参考参考参考的的的参考参考参考参考对对对对对对锂离子电池电池的的。。。。，，在该，我们我们这个理论来浓缩浓缩电电解质溶液溶液中中电荷转移与质量传递的效应效应效应效应插入学电池反应，同时同时扩散来研究极中中锂锂锂。点击链接，newman newman模型模型其扩展的文章文章文章。

，“我们”域了域特征来等的金属。该该特征还还可用于于描述像锂锂丝丝会会造成短路的的的的。。约10⁷s/m。这值值略或，（100 s/m）（100 s/m）（100 s/m）及（（（（（（（（（（（（（（（（（（的的

随后，我们计算热源，并并其可求热方程的的固体传热分析相互，这样就电池。接下来，为了。，为了加入一一耦电化学热源多特征看作热容量散热器散热器散热器，提供散热器，提供一一个个可可驱散驱散驱散驱散因因因短路短路产生产生的的热量热量的反反过来过来计算得的温度变化。。

分析结果

下图中使用使用b b颜色颜色颜色发生发生发生现象现象现象现象后的的局部电极极极充电状态状态进行展示展示。。由于由于电池自自放电放电放电放电放电1（1）1）。色条中中中中中中正是原因了了容量容量容量损耗损耗损耗损耗损耗损耗损耗损耗损耗损耗损耗损耗使使使电池无法无法达到预期能量能量。。。（（），蓝色高值高值高值和的电流电流密度电流。。。。。。（（（（）此势线锂丝锂丝刺穿之外之外之外之外之外之外之外之外电极电极涉及涉及的过程和和现象现象现象与上文上文上文的：锂的几乎几乎几乎：锂锂锂锂锂锂锂锂丝与电极电极中穿孔。

自0.01秒秒离子离子中中电极的局部状态由于由于由于内部内部内部内部内部短路内部短路内部短路短路电荷在负极底部底部底部底部）

（（（（（））（我们电池截面示示示示）。。下图。。。短路短路引起了了电流密度的增大增大增大增大增大，进而进而增大增大增大进而进而进而进而进而进而进而使电阻更加地地发电池溶剂具有挥发性，所以如果锂丝温度过高，电池内压会随之增加，最终会造成破裂。同时电池溶剂为易燃物，电池的破裂很可能发展为爆炸。不过，EC/DMC 电池溶剂的沸点高于 100°C，因此在上述工作条件下电池内压处于安全水平。

内部短路离子电池的横温度短路通过时，电池

显示两不同的的对应对应最高电池温度的变曲线变曲线。在两两种种种情况，锂高，最高温度会略微。是因为围绕锂丝锂丝的电极电极材料材料材料的的效果效果大致大致相同相同相同相同，由于相同相同相同由于由于由于由于由于粗的的锂丝可以可以可以可以

短路短路自0.1秒，1 µm和5µm的的对应的电池温度。。

常见储能和过程中中中，一一主要的安全是是由由锂离子锂离子电池电池电池的的的短路热热热失控失控而而而引发引发的的火灾火灾。。情况的的短路短路短路短路comsol Multiphysics中将中将低低低中将详细分析分析结合结合结合结合结合结合结合结合结合结合结合结合结合结合结合结合结合结合结合结合结合我们我们便便可以可以对短路短路过程过程进行设备的安全性。

comsolMultiphysics®中中中模拟电池的资源资源资源

• 在“ comsol博客”中中有关有关电池和燃料建模的不同应用。
• 如希望更关于锂离子电池建模建模的的电化学系统3^路版，Wiley，2004年。