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

    在正常狀態(tài)下，鋰離子電池的正負極片被有機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，使正負極板短路，強制進行內(nèi)部短路測試。該測試方法的特點是可以調(diào)整插入電池內(nèi)部的鋼釘?shù)闹睆健⒉牧?、插入深度、插入位置和插入速度等測試條件。

針刺穿透測試的危險：

    鋰離子電池需要用針刺進行測試，這意味著它們極易發(fā)生內(nèi)部短路，如果發(fā)生短路，將處于非常危險的狀態(tài)。鋰離子電池具有能量密度高、內(nèi)阻低、允許通過電流高等特點，非常危險。一般來說，電池在使用過程中發(fā)生內(nèi)部短路，是因為制造過程中混入了導電異物，或者是受到了外界的沖擊或壓力。

    現(xiàn)實中，產(chǎn)品一旦制造出來，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。當發(fā)生內(nèi)部短路時，電池內(nèi)部會通過巨大的短路電流，隨后會產(chǎn)生焦耳熱，而焦耳熱又會導致可燃有機電解質(zhì)發(fā)生反應，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，會冒煙、起火。嚴重時會發(fā)生破裂，危及使用者的人身安全。從用戶的角度來看，確保電池的安全對于鋰離子電池的應用很重要 Pinprick測試是利用鋼釘插入電池內(nèi)部，以相對簡單的方式在正負極之間產(chǎn)生內(nèi)部短路方式。但是，當釘子插入電池，在電池表面形成穿孔時，這個孔會釋放出高溫氣體，導致電池內(nèi)部散熱狀態(tài)發(fā)生變化，可能與實際內(nèi)部短路情況。

不形成穿孔和不噴氣的短路測試 ：

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

實驗裝置的準備：

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

安全措施

考慮到安全性，應確保測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。進釘速度，經(jīng)過多次人工液壓測試，我們通過測量行程和移動時間得到0.7mm/s左右的結(jié)果。

針刺穿透測試總結(jié)：

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

相關(guān)說明

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

1.電池端電壓隨時間變化

2.熱成像呈現(xiàn)的細胞表面溫度

3.針刺后電池外觀和形狀的變化（肉眼確認） 在進行實驗之前，仔細準備防火措施和安全措施：防止飛濺，遮蔽測試機周圍區(qū)域，附近放置滅火器， ETC。

電壓波形的測量：

對于不同容量的電池，使用不同直徑的鋼釘進行針刺試驗。使用φ5mm鋼釘對2000mA-h的疊層電池進行釘刺試驗后，測量端電壓隨時間的變化。

針刺條件造成的差異：

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

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

(2) 不同電池類型和針刺條件的測試結(jié)果在針刺點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，測試時端電壓變化越大。電池表面溫度測量釘扎后，可以通過紅外熱像儀測量疊層電池表面溫度隨時間的變化。使用φ5mm的鋼釘精確定位2000mA-h疊層電池時測得的表面溫度變化。

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

    雖然該測試儀不是商用級別，只能用于實驗目的，但使用該測試儀可以對電池進行針刺測試。也可以使用通用存儲記錄儀、數(shù)字示波器、紅外熱像儀測量針刺后電池端子的電壓和溫度。該測試通過將正極和負極端子短路，將電池內(nèi)部儲存的電能瞬間轉(zhuǎn)換。

商通檢測提供電池的相關(guān)測試認證服務：

運輸和電池運輸?shù)?UN 38.3 測試：

1.熱測試

2.高空模擬

3.沖擊試驗

4.影響

5.耐振性

6.外部短路

7.過充

8.強制放電

根據(jù) IEC 62133-1-2 安全要求對用于便攜式應用的便攜式密封二次電池（以及由其制成的電池）進行的測試IEC 60086 原電池測試

根據(jù) IEC 62619 對工業(yè)用電池進行測試

UL 1642 鋰電池測試

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試

根據(jù)客戶具體要求進行測試

CB 認證（例如根據(jù) IEC 62133）