放電狀態(tài)對(duì)鋰離子電池在機(jī)械濫用條件下力學(xué)響應(yīng)和失效行為的影響

關(guān)鍵詞：放電狀態(tài)；鋰離子電池安全性；壓縮測(cè)試；力-位移曲線；擴(kuò)散誘導(dǎo)應(yīng)力

在新能源汽車(chē)領(lǐng)域，鋰離子電池在面臨外部沖擊載荷時(shí)所產(chǎn)生的潛在安全風(fēng)險(xiǎn)，已成為該領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。具體而言，當(dāng)電池遭受如碰撞、壓縮或擠壓等極端機(jī)械載荷時(shí)，可能會(huì)引發(fā)電池內(nèi)部短路、熱失控，甚至起火和爆炸等嚴(yán)重安全事故，這些問(wèn)題已成為當(dāng)前電池安全性研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。因此，深入探究鋰離子電池在上述極端條件下的性能表現(xiàn)與安全性，開(kāi)展模擬實(shí)際工況的測(cè)試與分析，具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值[1-2]。

學(xué)者們通過(guò)多樣化的力學(xué)測(cè)試方法來(lái)深入探究電池在受到?jīng)_擊載荷時(shí)的性能表現(xiàn)與失效機(jī)理。初期研究聚焦于基礎(chǔ)力學(xué)測(cè)試，用以評(píng)估電池在準(zhǔn)靜態(tài)及動(dòng)態(tài)加載下的機(jī)械結(jié)構(gòu)完整性。Sahraei等[3]和Zhu等[4]通過(guò)壓縮、壓痕和三點(diǎn)彎曲等基本力學(xué)測(cè)試，系統(tǒng)地分析了鋰離子電池在準(zhǔn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)加載條件下的力學(xué)性能。Xu等[5]和Liu等[6]進(jìn)一步對(duì)電池在動(dòng)態(tài)加載下的失效模式進(jìn)行了細(xì)致的分類(lèi)研究，深化了對(duì)電池動(dòng)態(tài)失效過(guò)程和失效機(jī)制的理解。之后，貼近實(shí)際工況的動(dòng)態(tài)加載條件，以及電池在這些條件下出現(xiàn)的內(nèi)部損傷與安全問(wèn)題得到更多關(guān)注。Wang等[7]利用分離式霍普金森壓桿（splitHopkinsonpressurebar，SHPB）技術(shù)提升了電池沖擊測(cè)試的速度，分析了鋰離子電池在軸向沖擊波載荷作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和安全性能。Zheng等[8]聚焦于鋰離子電池在受限壓縮條件下的失效行為，直觀地揭示了方形鋰離子電池受沖擊后卷繞層的斷裂和分層現(xiàn)象。Yu等[9]采用爆炸載荷測(cè)試評(píng)估了電池的耐損傷性能，為電池在極端加速度影響下的安全使用提供了重要依據(jù)。同時(shí)，電池沖擊失效的研究也逐漸從單一電池拓展至更為復(fù)雜的電池包系統(tǒng)。Hu等[10]系統(tǒng)探討了動(dòng)態(tài)碰撞條件下電池包的沖擊響應(yīng)，為電池包的安全性分析提供了重要參考。Santosa等[11]則通過(guò)SHPB模擬了子彈高速穿透電池包的過(guò)程，分析了電池包在極端情況下的失效破壞模式。

隨著研究的不斷深入，電池在沖擊載荷下的力-電耦合行為以及潛在的內(nèi)部損傷也逐漸得到關(guān)注。Zhou等[12]研究了鋰離子電池在碰撞后的損傷評(píng)估方法，特別關(guān)注了電池在適度變形但未發(fā)生熱失控情況下的性能表現(xiàn)。Liu等[13]通過(guò)壓痕測(cè)試監(jiān)測(cè)了軟包鋰離子電池受損后的力-電-熱響應(yīng)，為電池的安全性評(píng)估提供了更全面的數(shù)據(jù)支持。在這一背景下，Wang等[14]和Chen等[15]對(duì)方形鋰離子電池進(jìn)行了不同位置、不同速度和不同次數(shù)的沖擊實(shí)驗(yàn)研究，精確量化了電池受到機(jī)械沖擊后的損傷程度和熱失控發(fā)生的臨界條件。

盡管上述研究取得了顯著進(jìn)展，豐富了對(duì)鋰離子電池在受到外部沖擊載荷時(shí)安全性表現(xiàn)的認(rèn)識(shí)，但大多數(shù)研究仍為基于電池處于靜態(tài)或特定電化學(xué)狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試。然而，在汽車(chē)服役過(guò)程中的真實(shí)工作狀態(tài)下，電池通常處于動(dòng)態(tài)放電狀態(tài)，其在此狀態(tài)下的沖擊響應(yīng)特性與靜置狀態(tài)存在顯著差異，這一點(diǎn)在現(xiàn)有測(cè)試研究中尚未得到充分考慮。因此，亟需研究電池在放電狀態(tài)下遭受機(jī)械沖擊的行為，以更準(zhǔn)確地模擬和評(píng)估汽車(chē)在實(shí)際碰撞情況下的電池安全性。

鑒于鋰離子電池在實(shí)際應(yīng)用中的廣泛性和其安全性問(wèn)題的日益凸顯，本文中致力于系統(tǒng)地探究鋰離子電池在不同放電狀態(tài)下的準(zhǔn)靜態(tài)壓縮特性及其安全性表現(xiàn)。具體而言，通過(guò)精確控制電池的放電電量，并在多個(gè)關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)（即放電過(guò)程中、放電后靜置1和24h）進(jìn)行壓縮測(cè)試，以全面捕捉電池的力學(xué)響應(yīng)特性和安全性變化。借助掃描電子顯微鏡（scanningelectronmicroscope，SEM）技術(shù)，進(jìn)一步深入分析放電狀態(tài)下電池內(nèi)部電極顆粒的微觀破損機(jī)制。通過(guò)這些綜合性的實(shí)驗(yàn)分析和理論探討，以期為鋰離子電池在實(shí)際應(yīng)用中的安全性評(píng)估和提升提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。

1實(shí)驗(yàn)方法

1.1試樣選擇

選用SAMSUNG公司生產(chǎn)的INR21700電池為研究對(duì)象。該電池正極材料為三元鋰材料NMC，負(fù)極材料為石墨，電池尺寸為21mm×70mm，容量為5000mA?h，額定電壓為3.6V。

為了確保鋰離子電池電化學(xué)性質(zhì)的一致性，在新威CT-4000高性能電池測(cè)試系統(tǒng)中進(jìn)行充放電測(cè)試，如圖1所示。首先，以5.0A的電流對(duì)電池進(jìn)行恒流放電至電壓降至2.80V，隨后進(jìn)行恒壓放電直至截止電流0.1A；接著，以5.0A的電流進(jìn)行恒流充電至電壓升至4.20V，再進(jìn)行恒壓充電直至截止電流0.1A。從經(jīng)過(guò)測(cè)試的電池中挑選出容量一致的樣品。

1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)置

為了探究鋰離子電池在放電過(guò)程中受到機(jī)械載荷作用下的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，本研究設(shè)計(jì)并實(shí)施了一系列實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)在電池上外接0.5Ω的電阻，模擬了電池在實(shí)際使用中的放電過(guò)程，并利用Keysight34420A萬(wàn)用表精確記錄了電池放電過(guò)程中的電壓變化，電池的典型放電過(guò)程如圖2所示。

在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段，將充滿電的電池靜置3h，以確保電池的電化學(xué)狀態(tài)達(dá)到平衡，并將此滿電狀態(tài)作為電池力學(xué)測(cè)試的初始狀態(tài)。共設(shè)置3組實(shí)驗(yàn)，首先將3組電池均進(jìn)行不同時(shí)間的放電，放電時(shí)長(zhǎng)分別為0、5、11、16、21和26min。參考現(xiàn)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB38031—2021《電動(dòng)汽車(chē)用動(dòng)力蓄電池安全要求》和GB/T21498—2021《電動(dòng)汽車(chē)碰撞后安全要求》中實(shí)驗(yàn)電池靜置時(shí)長(zhǎng)，取出2組實(shí)驗(yàn)電池在放電后分別靜置1和24h，并記錄電壓的恢復(fù)值，并使用三思材料試驗(yàn)機(jī)對(duì)電池進(jìn)行機(jī)械載荷濫用的準(zhǔn)靜態(tài)平面壓縮測(cè)試，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及實(shí)驗(yàn)方法如圖3所示。壓縮測(cè)試速度設(shè)定為60mm/min，記錄電池在受壓縮過(guò)程中的反作用力-位移曲線變化。電池的放電過(guò)程和機(jī)械濫用測(cè)試過(guò)程均在室溫狀態(tài)下進(jìn)行。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為了確保結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性，對(duì)各種工況都進(jìn)行了3次重復(fù)性實(shí)驗(yàn)。由于3次實(shí)驗(yàn)結(jié)果重復(fù)性較好，數(shù)據(jù)間的差異在可接受范圍內(nèi)，因此，在后續(xù)的分析和討論中，只選擇了其中一組最具代表性的數(shù)據(jù)進(jìn)行了展示。當(dāng)電池放電到不同電壓Ud后直接（即靜置時(shí)間t=0）受到機(jī)械濫用載荷作用，產(chǎn)生的反作用力-位移（F-d）曲線和電池電壓-位移（U-d）曲線如圖4所示。當(dāng)電池受到機(jī)械濫用載荷時(shí)的電壓分別為4.14、3.84、3.69、3.48、3.35和2.90V時(shí)，電壓-位移曲線分別在位移為3.54、3.95、8.32、3.39、3.42和8.02mm時(shí)發(fā)生不同程度的下降，之后再恢復(fù)到初始狀態(tài)，即電池發(fā)生軟短路，而后在位移分別達(dá)到10.49、10.41、10.39、10.28、10.41和10.19mm時(shí)，電池發(fā)生硬短路，電壓快速下降至2V以下。

在電池放電到不同程度直接進(jìn)行壓縮測(cè)試的所有反作用力-位移曲線中，電池的反作用力均表現(xiàn)出先上升，隨后經(jīng)過(guò)一段緩慢的上升階段后急速上升，到達(dá)最大值后急劇下降，電池發(fā)生破裂。當(dāng)電池受到擠壓作用時(shí)的電壓分別為4.14、3.84、3.69、3.48、3.35和2.90V時(shí)，對(duì)應(yīng)的最大反作用力分別為140.22、129.02、122.96、119.69、114.80和100.93kN。隨著電池放電深度的增加，電池的最大反作用力逐漸降低。

當(dāng)電池放電到4.14、3.84和3.69V進(jìn)行機(jī)械濫用測(cè)試時(shí)，電池在硬短路后發(fā)生起火爆炸，而電池放電到3.48、3.35和2.90V進(jìn)行機(jī)械濫用測(cè)試時(shí)，電池并未發(fā)生起火爆炸。

當(dāng)電池放電到4.14、3.84、3.69、3.48、3.35和2.90V并靜置1h后，電池電壓Ur，1h分別為4.14、4.02、3.86、3.63、3.64和3.22V，對(duì)電池進(jìn)行機(jī)械濫用測(cè)試的電池電壓-位移曲線和反作用力-位移曲線如圖5所示。可以看出，只有放電到3.84和4.14V的電池發(fā)生軟短路而放電到3.69、3.48、3.35和2.90V的電池均不發(fā)生軟短路。當(dāng)電池放電到4.14、3.84、3.69、3.48、3.35和2.90V并靜置1h后進(jìn)行機(jī)械濫用測(cè)試，發(fā)生硬短路的電池位移分別為10.49、10.50、10.60、10.59、10.36和10.21mm，而反作用力-位移曲線的最大反作用力則分別為104.22、127.82、130.32、124.78、120.03和106.80kN。與放電過(guò)程中直接進(jìn)行機(jī)械濫用測(cè)試的峰值力變化趨勢(shì)相同，隨著電池放電深度的增加，電池的最大反作用力逐漸降低。當(dāng)電池放電到4.14和3.84V并靜置1h后進(jìn)行機(jī)械濫用測(cè)試時(shí)，電池在硬短路后發(fā)生起火爆炸，而電池放電到3.69、3.48、3.35和2.90V并靜置1h后進(jìn)行機(jī)械濫用測(cè)試時(shí)，電池并未發(fā)生起火爆炸。

當(dāng)電池放電到4.14、3.84、3.69、3.48、3.35和2.90V并靜置24h后，電池電壓Ur，24h分別為4.14、4.00、3.87、3.63、3.50和3.27V，對(duì)電池進(jìn)行機(jī)械濫用測(cè)試的電池電壓-位移曲線和反作用力-位移曲線如圖6所示。結(jié)果表明，只有放電到4.14V的電池發(fā)生軟短路，而放電到3.84、3.69、3.48、3.35和2.90V的電池均不發(fā)生軟短路。當(dāng)電池放電到4.14、3.84、3.69、3.48、3.35和2.90V并靜置24h后進(jìn)行機(jī)械濫用測(cè)試時(shí)，發(fā)生硬短路的電池位移變?yōu)?0.49、10.00、10.50、10.38、10.48和10.19mm，而反作用力-位移曲線的最大反作用力則變?yōu)?04.22、126.62、121.06、123.57、122.32和115.98kN。與放電過(guò)程中直接進(jìn)行機(jī)械濫用測(cè)試的峰值力變化趨勢(shì)相同，隨著電池放電深度的增加，電池的最大反作用力逐漸降低。靜置24和1h電池受機(jī)械濫用受的熱失控結(jié)果相同，當(dāng)電池放電到4.14和3.84V并靜置24h后進(jìn)行機(jī)械濫用測(cè)試時(shí)，電池在硬短路后發(fā)生起火爆炸，而電池放電到3.69、3.48、3.35和2.90V后進(jìn)行機(jī)械濫用測(cè)試時(shí)，電池并未發(fā)生起火爆炸。

圖7對(duì)比了放電到不同程度的電池在放電中、靜置1h和靜置24h后受機(jī)械濫用載荷測(cè)試的反作用力-位移曲線。圖8對(duì)比了靜置時(shí)間對(duì)不同放電程度的鋰離子電池的受機(jī)械濫用測(cè)試時(shí)的反作用力-位移曲線。從圖7～8發(fā)現(xiàn)，電池在經(jīng)過(guò)不同的放電深度和不同的靜置時(shí)間后，受機(jī)械濫用測(cè)試時(shí)的反作用力隨位移的變化基本相同。隨著放電深度的提高，放電中、靜置1h和靜置24h后測(cè)試得到的反作用力-位移曲線差異更明顯，靜置后電池的剛度提升更明顯。從整體上看，在不同的放電程度下，隨著電池靜置時(shí)間的延長(zhǎng)，電池受機(jī)械濫用測(cè)試時(shí)的反作用力-位移曲線呈上升趨勢(shì)，說(shuō)明電池的剛度會(huì)隨著靜置時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸提高。

為了進(jìn)一步量化電池的剛度并分析電池放電深度和靜置時(shí)間對(duì)電池剛度的影響，采用F=Bd3模型對(duì)電池機(jī)械濫用測(cè)試實(shí)驗(yàn)所得曲線進(jìn)行了擬合，如圖9所示，其中F為電池受機(jī)械濫用載荷時(shí)的反作用力，B為電池剛度參數(shù)，d為電池的在壓縮方向上的位移量。

采用F=Bd3模型進(jìn)行擬合后，各實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線擬合可決系數(shù)（R2）均達(dá)到了0.988以上，這有力地驗(yàn)證了利用電池剛度參數(shù)B來(lái)表征電池剛度的有效性和準(zhǔn)確性。電池剛度參數(shù)B隨著放電深度和靜置時(shí)間的變化如圖10所示。從圖10可看出，在整體上，隨著電池放電深度的增加，B值呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)。特別地，對(duì)放電過(guò)程中進(jìn)行壓縮和放電后靜置24h再進(jìn)行壓縮的2種情況，其B-U曲線的下降趨勢(shì)均接近線性，通過(guò)直線擬合獲得了極高的擬合度（R2＞0.98）。然而，對(duì)于放電后靜置1h再進(jìn)行壓縮的情況，B-U曲線的變化規(guī)律不明顯，這是因?yàn)樵阡嚸撉哆^(guò)程中電池的宏觀剛度變化并非完全線性。盡管如此，若嘗試以直線擬合該情況下的B-U曲線（R2=0.76），所得直線恰好位于放電過(guò)程中進(jìn)行壓縮與放電后靜置24h再進(jìn)行壓縮2種情況所得直線之間。這一結(jié)果支持了電池剛度隨靜置時(shí)間延長(zhǎng)整體逐漸提高的結(jié)論。

圖11對(duì)比了放電至不同狀態(tài)的電池在靜置不同時(shí)間后受壓縮過(guò)程中的最大反作用力Fmax。結(jié)果表明，隨著放電深度的增加，電池的最大反作用力呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)；總體上看，靜置24h后的承載力優(yōu)于靜置1h，而放電中進(jìn)行機(jī)械濫用測(cè)試的電池承載力最低；在放電程度較低的情況下（≥3.84V），放電中進(jìn)行機(jī)械濫用測(cè)試的電池最大承載力高于靜置1和24h的情況，隨著放電深度的進(jìn)一步提高，這一趨勢(shì)發(fā)生逆轉(zhuǎn)，靜置24h后的壓縮測(cè)試承載力高于靜置1h和放電過(guò)程中機(jī)械濫用測(cè)試的最大承載力。

3結(jié)果分析

為進(jìn)一步探究靜置時(shí)間對(duì)鋰離子電池在機(jī)械濫用測(cè)試條件下微觀機(jī)理的影響，本研究深入分析了不同靜置時(shí)長(zhǎng)后電池在機(jī)械濫用測(cè)試中所展現(xiàn)的力學(xué)響應(yīng)差異，并將此現(xiàn)象歸因于擴(kuò)散應(yīng)力的動(dòng)態(tài)變化及其作用機(jī)制。

在鋰離子電池的放電進(jìn)程中，內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)誘發(fā)的電極材料極化效應(yīng)，導(dǎo)致電極層與電極顆粒間鋰離子分布不均勻，進(jìn)而產(chǎn)生擴(kuò)散應(yīng)力，如圖12所示。當(dāng)處于放電狀態(tài)的電池遭受外部機(jī)械載荷時(shí)，盡管電池的臨界失效應(yīng)力在理論上保持恒定，但內(nèi)部存在的擴(kuò)散應(yīng)力與外部載荷的相互作用，卻可能引發(fā)電池內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)的復(fù)雜演變[16]。具體而言，在放電初期，鋰離子嵌入負(fù)極材料時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生局部的徑向拉應(yīng)力σr，t，這種拉應(yīng)力在一定程度上有助于材料內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的致密化，從而可能增強(qiáng)材料的剛度與強(qiáng)度。隨著放電過(guò)程的持續(xù)，正極材料中的鋰離子脫出，則可能產(chǎn)生徑向壓應(yīng)力σr，c，此壓應(yīng)力在材料能承受一定壓力而不破壞的前提下，同樣可能對(duì)材料的力學(xué)性能產(chǎn)生積極影響。然而，當(dāng)放電深入進(jìn)行，擴(kuò)散應(yīng)力逐漸累積并達(dá)到臨界值時(shí)，環(huán)向剪應(yīng)力σθ和固體電解質(zhì)界面環(huán)向剪應(yīng)力σθ，SEI開(kāi)始成為主導(dǎo)。這些應(yīng)力的存在，可能導(dǎo)致材料內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的錯(cuò)動(dòng)與滑移，進(jìn)而削弱材料的剛度與強(qiáng)度。特別是在材料的薄弱環(huán)節(jié)，如晶界、相界等處，剪應(yīng)力和綜合應(yīng)力的集中更易觸發(fā)裂紋的萌生與擴(kuò)展，加速電池結(jié)構(gòu)的失效。此類(lèi)過(guò)早的結(jié)構(gòu)失效，極易誘發(fā)電池內(nèi)部短路與熱失控，從而嚴(yán)重?fù)p害電池的整體安全。

因此，靜置時(shí)間的延長(zhǎng)，為擴(kuò)散應(yīng)力的釋放提供了有利條件。在靜置期間，電池內(nèi)部的鋰離子得以更充分地再分布，從而緩解由放電過(guò)程產(chǎn)生的應(yīng)力集中現(xiàn)象。這一變化有助于提升電池在后續(xù)機(jī)械載荷下的穩(wěn)定性，降低因內(nèi)部應(yīng)力過(guò)大而引發(fā)的結(jié)構(gòu)失效風(fēng)險(xiǎn)。

為了驗(yàn)證擴(kuò)散應(yīng)力的影響，對(duì)放電至2.90V后立即壓縮和靜置24h后壓縮的實(shí)驗(yàn)電池進(jìn)行了拆解，從距離試驗(yàn)機(jī)擠壓頭接觸面較近的電池外層中心位置，篩選出拆解后較完整的正負(fù)極片，截取出10mm×10mm的正方形樣本，并通過(guò)掃描電子顯微鏡對(duì)電池內(nèi)部電極顆粒的破損程度進(jìn)行了觀察和分析，結(jié)果如圖13～14所示。

從圖13（a）可以看出，放電狀態(tài)下壓縮的正極顆粒顯示出高度的破碎性，許多顆粒邊緣出現(xiàn)碎片或小片剝離的現(xiàn)象。顆粒內(nèi)部存在大量裂紋，這些裂紋數(shù)量眾多且深度較大，表明在放電過(guò)程中顆粒承受了顯著的機(jī)械應(yīng)力。這些裂紋通常沿著顆粒的最弱方向擴(kuò)展，反映電池內(nèi)部活躍的電化學(xué)反應(yīng)和材料機(jī)械性能的變化。相比之下，圖13（b）顯示，靜置后的顆粒破碎程度較低，表面相對(duì)平滑，裂紋數(shù)量明顯減少，且裂紋深度較淺。這表明，隨著電池內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng)的停止，化學(xué)物質(zhì)趨于穩(wěn)定，靜置后的顆粒內(nèi)部應(yīng)力得到一定程度的釋放，從而減少了應(yīng)力集中，降低了進(jìn)一步的物理?yè)p傷。

負(fù)極顆粒的表現(xiàn)與正極顆粒相似。如圖14（a）所示，放電狀態(tài)下壓縮的負(fù)極顆粒破碎程度顯著，顆粒邊緣出現(xiàn)大量不規(guī)則的碎片和鋒利的斷面，裂紋數(shù)量多且分布廣泛。相比之下，圖14（b）顯示，靜置后的負(fù)極顆粒結(jié)構(gòu)較為完整，盡管表面存在一定的破損，但整體破碎程度較低，顆粒形態(tài)更為完整，裂紋數(shù)量減少，且裂紋尺寸較小。

以上SEM結(jié)果表明，在放電過(guò)程中，由于電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的強(qiáng)烈擴(kuò)散應(yīng)力，顆粒在承受機(jī)械應(yīng)力時(shí)更容易產(chǎn)生廣泛的裂紋和破碎。相反，靜置后的顆粒在沒(méi)有持續(xù)電化學(xué)反應(yīng)的條件下，擴(kuò)散應(yīng)力得到釋放，使得顆粒結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。從安全性的角度來(lái)看，靜置后的顆粒表現(xiàn)出更好的結(jié)構(gòu)完整性，而放電中的顆粒則更容易發(fā)生結(jié)構(gòu)失效，從而增大了電池失效的風(fēng)險(xiǎn)。

4結(jié)論

通過(guò)對(duì)鋰離子電池在不同放電狀態(tài)下經(jīng)歷不同靜置時(shí)間后的力學(xué)行為進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試和分析，揭示了靜置時(shí)間對(duì)電池剛度和強(qiáng)度的顯著影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著靜置時(shí)間的延長(zhǎng)，電池的剛度和強(qiáng)度均呈現(xiàn)出明顯的提高趨勢(shì)，且這一影響隨著放電深度的提高而更顯著。放電過(guò)程中的電池表現(xiàn)出更高的活躍性，在相同電壓條件下，電池更容易在壓縮測(cè)試中發(fā)生熱失控。此現(xiàn)象歸因于放電過(guò)程中劇烈的電化學(xué)反應(yīng)所引發(fā)的擴(kuò)散應(yīng)力，該應(yīng)力導(dǎo)致電極顆粒的破損加劇，從而增大了電池的結(jié)構(gòu)失效風(fēng)險(xiǎn)，并顯著降低了電池的安全性能。

通過(guò)深入探討鋰離子電池在放電狀態(tài)下的力學(xué)特性，明確了靜置時(shí)間在緩解擴(kuò)散應(yīng)力、提升電池結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面的重要作用。這一發(fā)現(xiàn)不僅豐富了電池在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中的安全性評(píng)估理論，也為電池設(shè)計(jì)與安全性優(yōu)化提供了新的思路和依據(jù)，對(duì)推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)及儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全發(fā)展具有重要的實(shí)踐意義。