硅基负极软包动力电池针刺热失控特性研究

  储能科学与技术   2021-04-23 次浏览

摘 要： 研究锂离子动力电池热失控特性，获取关键参数，对热失控预警、热失控扩散阻止以及热失控扩散防护设计具有重要意义。本工作利用以镍钴锰酸锂［Li(Ni0.8Mn0.1Co0.1)O2，NCM811］为正极活性物质，分别以硅基材料(SiOx/graphite)和石墨(graphite)为负极活性物质的25 A·h软包动力电池，开展了不同SOC(state of charge，荷电状态)针刺热失控特性研究，阐述了热失控过程现象与温度及电压的对应变化关系；通过钢针温度估算了不同SOC下单位容量热失控放热量，并对热失控喷射的火焰、喷射出去的高温固体物质等形式热传递进行分析。结果显示，在同等SOC时，硅基负极体系电池产生了更为剧烈的热失控。SOC为25%时，硅基负极体系电池在针刺过程中依然会发生剧烈的热失控，而石墨负极实验现象则较为温和。硅基负极体系电池荷电状态为100%、50%、25%时，电池周边都监测到持续一定时间的高风险温度，容易诱发临近电池产生热失控。电池针刺实验失重量随着SOC的增加而增加，100% SOC的硅基负极体系电池失重比例最高，达到了75.2%。

关键词： 锂离子电池；硅基负极；针刺；热失控

锂离子电池作为一种使用过程中零排放、绿色环保的可再生能源载体，正在逐步取代以化石燃料为主的传统驱动系统，目前，锂离子电池已经是新能源汽车的主要动力来源。软包锂离子动力电池与圆柱、方壳等形态的锂离子电池相比，能量密度可以做到更高，然而由于其包装材料特性，电池在使用过程中容易遭受如被异物刺入等机械破坏而发生一系列热失控化学反应，诱发热失控扩展造成严重事故灾害。因此，研究软包锂离子动力电池针刺测试时的热失控特性，对其安全应用和电动汽车行业有重要意义。

Diekmann等对针刺实验程序方法进行了研究，提出了一种基于在稀有气体氛围下，通过电池电压来控制针刺设备，玻璃纤维胶带覆盖试验电池以减少电池热量损耗的方法来提高针刺实验可重复性，并研究了针刺穿透深度与电压下降、以及由电压下降导致的电池表面温度变化和气体组分的浓度之间的相关性。Huang等通过在细小中空的钢针内置温度传感器，并通过很慢的针刺速度对软包电池针刺实验内部短路及热失控过程进行了研究，阐述了短路电阻与温度变化的关系。Liang等提出了一种通过电池短路面积等效电阻评估软包电池针刺过程的有效模型，并准确预测了电池针刺热失控时间及电池表面温度分布。张景涵等基于针刺触发的电池包热失控扩散实验，提出一种在某型电池包针刺实验数据基础上，通过不确定性计算对失控扩散进行预估的方法，以此推测其扩散时间的期望和区间，提出了一种电池包热失控的预警思路。

此外，由于锂离子电池电化学体系和材料的不同，电池表现出了不同的热失控特性。Li等利用差示扫描量热仪(differential scanning calorimetry，DSC)和加速量热仪(accelerating rate calorimeter，ARC)对不同SOC的NCM811/硅碳(Si@C)电池进行了详细的热稳定性分析，发现了SOC大于55%时Si@C材料热稳定性突变现象。Feng等基于热分析数据库对Li(NixCoyMnz)O2/graphite系列锂离子电池热失控机理进行了研究，并建立了相应的热失控分析数据库，为锂离子电池的安全建模和设计提供了指导。张明杰等对石墨和钛酸锂负极体系的研究结果发现，单位质量石墨材料的燃烧热为钛酸锂体系的9.3倍，论证了负极材料对电池的安全性的影响。

然而，对被视为新一代具有高比能量以硅基材料(SiOx/graphite)为负极的软包锂离子动力电池热失控燃烧、放热以及热量传递扩散等特性行为研究还相对较少。本论文采用针刺实验方法，分别研究了以硅基材料和石墨为负极活性物质，NCM811为正极活性物质的软包锂离子动力电池热失控过程，对比分析了这两种负极体系的热失控特性，并通过电压、温度以及质量损失等数据，统计分析电池热失控的能量产生及传递特点。通过两种负极体系锂离子电池在针刺实验下的热失控过程的对比分析，建立了硅基负极锂离子动力电池在针刺测试下的热失控过程特征参数，为安全应用提供了数据支撑。

1 实验设计

1.1 针刺机

针刺实验采用符合GB/T 31485—2015《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》、GB/T 31467.3—2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统测试要求》的大型动力电池挤压针刺综合实验台，该实验台推力值为1～50 kN，针刺速度为0.1～100 mm/s，针刺位移为0～1000 mm，可满足单体电池以及电池系统的针刺实验要求。实验装置如图1所示，测试设备处于一个带有防爆门、大功率烟气回收处理装置以及消防喷淋装置的房间内，充分保障试验安全性。

图1 针刺实验装置

1.2 实验电池

实验对象为25 A·h，长宽高为15 cm×13 cm×1 cm的软包锂离子动力电池。正极活性物质为NCM811(镍∶钴∶锰含量比为8∶1∶1)，负极活性物质分别采用硅基材料(SiOx/graphite，SiOx质量占比为8.45%)和石墨材料。详细实验设计信息如表1所示。实验前将电池以1 C(25 A)恒电流放电至截止电压，然后以1 C恒电流充电至4.2 V并转为4.2 V恒电压充电至电流小于0.01 C后停止，最后静置30 min，重复以上步骤3次，然后以1 C倍率放电至实验指定的SOC，静置1 h后使用。

表1 实验设计信息

按照上述充放电制度，电池样品的电化学性能测试结果见图2。图2(a)为电池样品的充放电曲线。图中显示硅基负极体系电池在规定的充放电电压范围内充电和放电容量分别为24.28 A·h和24.24 A·h，石墨负极体系电池分别为24.26 A·h和24.18 A·h，两实验组电池容量一致性高。在本次充放电期间两实验组电池的库仑效率分别为99.84%和99.67%，实验电池的电化学性能优异。图2(b)为两实验组的容量-电压微分曲线(dQ/dV-V)，图中显示，在充放电期间石墨负极体系电池样品出现了两组明显的特征峰(3.70 V，4.0 V)，此时电极材料晶相发生转变，正极发生氧化反应，负极发生还原反应，单位电压电量(dQ)激增，对应的氧化特征峰高分别为50.5 A·h/V、27.2 A·h/V。而硅基体系电池样品在充放电期间受负极复合SiOx的影响，3.70 V处的氧化还原特征峰明显左移，氧化特征峰高显著降低，其中主峰峰位为3.57 V，对应峰高41.9 A·h/V。在整个充放电过程中，氧化-还原峰位出现了不同程度的错位，这与大电流(25 A)引起的电池极化有直接关系。由图2(b)可以看出，硅基体系软包电池与石墨体系软包电池的内部电化学反应特征存在明显差异。

图2 针刺实验电池电化学性能：(a) 在1 C/1 C倍率下的充放电曲线；(b) 容量-电压微分曲线

1.3 实验方法

基于新国标GB 38031—2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》章节C.5.3.5推荐的热失控测试温度监控点布置原则，在电池正反表面布置4个温度传感器，以及电压采集线，其中S3传感器在S4传感器正对面。同时在钢针上距离针尖60 mm位置处和电池固定台附近分别布置了一个钢针温度传感器Snail和一个环境温度传感器Sair，传感器具体分布位置如图3所示(图中蓝色字符代表温度传感器名称)。

图3 传感器在实验电池上分布：(a) 电池正面；(b) 电池反面

同样，基于新国标GB 38031—2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》章节C.5.3实验方法中推荐的针刺触发热失控方法，针刺实验采用的钢针材质为钢，钢针直径为3 mm，针尖形状为圆锥形，圆锥角度为30 °。试验中针刺速度采用10 mm/s，针刺位置及方向为电池正面正中心垂直极片方向。数据采样间隔为0.1 s。

2 结果与讨论

2.1 SOC以及负极材料对针刺热失控现象的影响

图4(a)和图5分别展示了硅基负极体系锂离子电池在100% SOC针刺触发热失控的过程(视频图像)和电压U以及针刺点反面温度T3、针刺点附近表面温度T4和钢针温度Tnail随时间的变化曲线。钢针在第9 s左右的时候开始刺入电池，第10 s电压开始下降，说明钢针已经触发电池内部短路，对应可以看到第10 s在针刺点有火星喷出。10.6 s时T4、Tnail温度开始显著上升，此时电压有一个恢复的短时过程，可能是温度变化导致电池内部极化发生变化导致。第11 s火星喷射加剧，第12 s达到最剧烈喷燃状态，说明电池已经发生严重内短路及剧烈放热反应。T3温度在喷燃开始后的第11.9 s才上升，起始升温时间较T4和Tnail延迟明显。Tnail温度则在第12.6 s达到最大值968.4 ℃，此时T4温度则出现短时下降过程，之后继续上升在第13 s到达最大值1359.7 ℃，远高于铝塑膜的熔点660 ℃，推测热电偶位置的电池壳(铝塑膜)在高温及剧烈喷燃作用下被熔融。T4在达最大值前后均有短时下降现象(图中蓝色虚线圈所示)，可能是由于电池壳被熔融，热电偶直接暴露于热失控反应剧烈喷射区域，大量电池材料损失以及喷射作用引起的焦耳-汤姆生效应(Joule-Thomson effect)导致。Tnail最高温度低于T4最高温度，主要原因是喷燃作用导致钢针周边已经没有剧烈反应的电极材料与其接触。T3最高温度出现在第15.5 s，为665.7 ℃。喷燃过程持续到第15 s后，剧烈程度放缓，转为明显的火焰喷燃并夹带火星，电压在喷燃过程中持续下降，第18 s左右降至0 V，证明电池内部已经发生大面积的内短路或者热失控反应。喷燃在第19 s基本结束，整个过程历经10 s，之后电池转为缓慢燃烧。图4(b)、4(c)和4(d)分别给出了硅基负极体系电池在50% SOC、25% SOC和10% SOC针刺触发热失控的过程，对比可以发现在硅基负极体系锂离子电池针刺试验中，SOC越高，起火喷燃现象越剧烈，过程持续时间越短。荷电状态为100% SOC时，仅10 s就完成热失控喷燃过程；而荷电状态为50% SOC试验时，喷燃持续时间为13 s，25% SOC为25 s，10% SOC试验虽然没有起火喷燃，但依然观察到火星喷射[图4(d)，11 s]。

图4 硅基负极体系锂离子电池在不同SOC时的针刺触发热失控实验现象：(a) 100% SOC；(b) 50% SOC；(c) 25% SOC；(d) 10% SOC

图6(a)和图7分别给出了石墨负极体系锂离子电池在100% SOC下针刺触发热失控的过程(视频图像)和电压U以及针刺点反面温度T3、针刺点附近表面温度T4和钢针温度Tnail随时间的变化曲线。钢针在第9 s左右的时候开始刺入电池，第10 s电压开始下降，第13 s达到最剧烈喷燃状态。Tnail在喷燃最剧烈状态时达到最高温度1202.7 ℃，时间晚于硅基负极体系电池试验的12.6 s，但数值大于硅基负极体系电池的968.4 ℃，TSnail达到最大值的第13 s，T4为359.1 ℃，远低于1202.7 ℃，推测如此高温度可能由喷射的火焰直接加热钢针造成。同时电压在18.5 s左右降至0 V。可以发现试验过程现象同温度电压变化特征与硅基负极体系电池试验接近，持续时间为11 s。图6(b)、(c)和(d)展示了石墨负极体系电池荷电状态为50% SOC、25% SOC和10% SOC时，针刺触发热失控的过程。电池荷电状态为50% SOC时，试验初期有喷火现象，后期主要以冒烟为主，25% SOC和10% SOC的试验组则基本没有明火产生，实验现象均比同等SOC的硅基负极体系电池温和。

图5 100% SOC下硅基负极体系电池电压U以及T3、T4、Tnail温度随时间的变化曲线

图6 石墨负极体系锂离子电池在不同SOC时针刺触发热失控实验现象：(a) 100% SOC；(b) 50% SOC；(c) 25% SOC；(d) 10% SOC

图7 100% SOC下石墨负极体系电池电压U以及T3、T4、Tnail温度随时间的变化曲线

硅基负极体系锂离子电池试验和石墨负极体系锂离子电池荷电状态为100% SOC的针刺触发热失控实验现象都非常剧烈，硅基负极体系电池试验过程以较为连续性剧烈火星喷燃为主，而石墨负极体系电池实验主要是火焰喷燃。100% SOC实验喷燃过程温度远高于正极铝集流体熔点660 ℃(图8)，铝集流体在高温高压冲击下会熔化。钢针的穿刺和喷燃作用也会破坏铜集流体，集流体上活性材料会大量脱落以火星喷出，喷出物中同样会有大量未反应完全的可燃物质如CO和H2等，这些混合物在高温高压下被点燃，形成火焰喷射。对比100% SOC硅基负极体系电池(图5)和100% SOC石墨负极体系(图7)电池在针刺时温度和电压曲线可以发现，在钢针刺入电池后，两者电压曲线表现出了相同的趋势。首先因为钢针刺入电池导致内部短路使电压在针刺初期有明显的下降。同时，由于内短路的发生，电池温度开始升高，到达热失控临界点之后，温度剧烈上升，即电池喷射火星或者喷燃。同时电压持续下降，在第18 s时，硅基负极和石墨负极体系电池电压同时降为0 V左右，说明这两种负极的电池由于刚针刺入和热失控导致电池发生内部短路等热失控过程和演变路径基本一致。值得注意的是硅基体系电池的热失控临界温度约为116 ℃，石墨负极体系电池约为52.7 ℃，此处温度低于其他论文研究，是由于本实验将电池表面正面中心(针刺点附近)的温度T4定义为特征温度点，而非材料本身的热分解温度。在针刺过程中，硅基负极体系电池由于剧烈的放热反应导致的火星喷射等现象使前期T4温度产生了剧烈震荡(图5中第12 s至第17 s，与视频观察到的试验现象一致)，进入稳定燃烧阶段后此温度才出现稳定下降趋势。而石墨负极体系电池正面中心温度T4在前期则保持在较低的范围，可能由于电池热失控产生的热量仍然聚集于电池内部，只有当累积到一定阶段之后电池表面温度T4才出现较为明显上升，即图7中的第14～18 s。此外，由于剧烈的能量释放，硅基负极体系电池针刺点反面温度变化同样要比石墨负极体系电池更剧烈，其在实验初期已迅速升温至600 ℃左右，并且持续了一段时间后才逐渐下降，而石墨负极体系电池针刺点反面温度则在缓慢上升之后稳定在400 ℃以下。对比可知，SOC相同时，硅基负极体系锂离子电池的热失控现象比石墨负极更为剧烈，可归因为充放电时硅基负极材料相对石墨负极材料有更大的体积膨胀变化，导致硅基负极材料表面的SEI膜被频繁破坏，使得硅基负极稳定性比石墨负极差。此外可以看到，50% SOC试验，硅基负极对比石墨负极，剧烈程度差异明显。原因可能是在较低的SOC下硅基负极的相结构和较高SOC下有明显的不同，导致硅基材料热稳定性在不同SOC下有变化现象，使得较低SOC下硅基负极在较低的温度下就能与电解液发生反应，而石墨负极在不同SOC下则不存在结构变化导致热稳定性变化的现象。因此在较低SOC下硅基负极和石墨负极针刺实验现象差异更明显。

图8 不同SOC钢针温度随时间的变化曲线：(a) 硅基负极体系电池；(b) 石墨负极体系电池

2.2 热失控产热及传递

在针刺实验中，钢针作为一种非常优异的导体，是触发电池内短路进而导致热失控的重要因素。同时钢针作为优良的热导体，处于热失控诱发点以及热失控中心的位置，同电池表面温度变化相比，钢针温度变化可以更直接反映电池内部放热情况。图8(a)展示了不同SOC硅基负极体系电池针刺实验钢针温度变化曲线，可以看到，SOC为100%时，钢针的温度峰值最高，为968.4 ℃，而50% SOC、25% SOC以及10% SOC分别为717.7 ℃、309.0 ℃和93.7 ℃；图8(b)给出了不同石墨负极体系电池针刺实验钢针温度变化曲线，当SOC为100%时，钢针的温度峰值为1202.7 ℃，几乎是50% SOC钢针峰值温度(328.1 ℃)的4倍，SOC为10%时，钢针温度无明显变化趋势。硅基负极和石墨负极实验中钢针的峰值温度均随着SOC的增加而增加。

因此，可以将钢针起始温度starTnail以及最高温度maxTnail，等效处理为电池在热失控过程中的温度，并估算非绝热环境下不同负极电池在针刺触发热失控后释放的热量△Htr，并把热量换算成单位容量放热量，具体计算式如下

(1)

(2)

Mbattery = Mcell + Mshell(3)

式中，△Htr为电池发生热失控释放的热量，J；Ccell为电芯材料的比热容，J/(g·℃)；Mbattery为电池的重量，g；Cshell为电池壳的比热容，J/(g·℃)；Mcell为电芯材料的重量，g；Mshell为电池壳的重量，g；Ccell(Cp)为电池的比热容，J/(g·℃)。

比热容测试采用加速量热仪(accelerating rate calorimeter，ARC EV+)，将2块电池打包成一个模组，聚酰亚胺加热片贴于模组表面，加热片用于给模组提供稳定的加热源。模组放置在ARC绝热腔的中间，不与腔体接触，防止模组与腔体存在热交换。测试温度范围为25～50 ℃，测试温度时间(T～t)曲线如图9所示，比热容计算式如下

(4)

(5)

图9 电池比热容测试温度时间(T～t)曲线

式中，P为加热片功率；△T为电池温升；△t为电池温升对应的时间差；U为加热片输入电压；I为加热片输入电流；k为校准系数，取值0.85；Slope为T～t曲线斜率，其测试结果如图9所示。根据式(4)和(5)计算得到硅基负极和石墨负极体系电池的比热容分别为1.06 J/(g·℃)和1.04 J/(g·℃)。依据式(1)、(2)和(3)得到放热计算结果如表2所示。

表2 不同SOC下热失控热量计算结果

注：以上每行数据均来自3次平行实验数据的平均值。

不同SOC下钢针平均最高温度分布如图10(a)所示，硅基负极体系电池和石墨负极体系电池针刺实验钢针最高温度均随着SOC的增加而增加。当电池SOC为10%时，两种负极电池针刺试验都比较缓和，对钢针的最高温度影响较小且实验值接近，硅基负极体系电池和石墨负极体系电池最高温度分别为67.6 ℃和79.5 ℃；SOC为50%和25%时，硅基负极体系电池针刺实验钢针最高温度高于石墨负极体系电池实验钢针最高温度。而100% SOC时，两种负极电池热针刺试验热失控反应都非常剧烈，对钢针的最高温度影响较大，硅基负极体系电池和石墨负极体系电池最高温度分别为1181.1 ℃和1195.4 ℃，与视频观察到的实验现象一致。

图10 不同SOC下：(a)钢针平均最高温度均值分布；(b)单位容量放热分布

图10(b)给出了不同负极在不同SOC下通过针刺触发热失控单位容量所释放的热量与SOC的关系分布图。硅基负极体系电池单位容量释放的热量随着SOC的增加而增加，100% SOC和50% SOC下单位容量释放的热量接近，分别为14935.5 J和14520 J。石墨负极在50% SOC、25% SOC和10% SOC下单位容量释放的能量接近，而SOC为100%时，单位容量释放的热量达到了16791.8 J，是50% SOC下7962.1 J的2倍多，主要归因为锂离子电池热失控过程热量释放来自于短路释放的焦耳热、化学反应释放的化学热和燃烧反应释放的热能这三部分，而燃烧反应释放的热量大于其他两部分释放的热量。硅基负极体系电池在100% SOC和50% SOC燃烧比较剧烈，石墨负极体系电池试验仅在100% SOC燃烧比较剧烈，因此，硅基电池在100% SOC和50% SOC针刺实验释放的热量较大，而石墨负极体系电池仅在100% SOC针刺实验释放较多的热量，与实验现象一致。此外可以发现，实验电池通过针刺触发热失控，单位容量释放的热量与SOC不成正比。主要原因有两点：一是当荷电状态改变时，热反应也会同时改变，不同SOC下热反应具有不同的活化能和不同的反应产热行为，即随着SOC的增加，副反应温度会提前，放热峰强度增加，对总放热量有促进作用。因此在较高SOC下，针刺实验放热总量除了电池自身储存的电能外，副反应的放热贡献比例会随着SOC的增大而增大。二是高SOC下燃烧及喷射作用在热失控热量释放中占比较大，与文献研究结果吻合。

Bak等和Sharifi-ASL等通过X射线吸收光谱(X-ray absorption spectroscopy，XAS)等手段研究表明，三元正极材料在200 ℃左右就会发生相变并释放O2，SOC越高，材料起始相变温度越低，将200 ℃定义为风险温度，即电池温度高于200 ℃就有发生热失控的风险。图11展示了10% SOC、25% SOC、50% SOC和100% SOC实验过程中Tair温度曲线。在本试验中，黑色虚线框内所有温度都大于或等于200 ℃。可以发现，无论是在25% SOC、50% SOC还是100% SOC下的试验，电池周边都监测到持续一定时间的高风险温度。其中25% SOC下硅基负极体系实验电池周边也监测到了峰值在395.8 ℃，持续时间大约5 s的风险温度时间段。因此，如果软包电池组成的电池模组或电池系统内不设计安装有效的热阻断措施，即使在25% SOC的低荷电态下发生热失控，对周边的电芯也具有非常大的热安全威胁，极易诱发周边的电池产生热失控。

图11 不同SOC的TSair温度曲线图

表3展示了硅基负极体系电池和石墨负极体系电池在不同SOC下，针刺触发实验电池热失控后的质量损失数据。在本实验中，SOC与失重比的关系曲线如图12所示。可以发现，硅基负极体系电池针刺热失控的失重量均值随着电池SOC的增加而增加，即SOC越高，电池通过针刺触发热失控失去的重量越高。石墨负极体系电池针刺热失控的失重比与硅基负极一致，热失控失重量也随着电池SOC的增加而增加。可以归因为随着电池SOC的增加，电池热失控最高温度随之提高，电池内部的放热反应更剧烈，电池热失控总质量损失也有增加的趋势，与吴唐琴等研究正极材料热稳定性发现在0% SOC、25% SOC、50% SOC、75% SOC和100% SOC下热失重分别为8.67%、10.56%、13.95% 15.86%和18.12%的结果一致。另外通过图12可以看到，在相同SOC态下，硅基负极体系电池针刺触发热失控损失的重量比石墨负极体系电池高。Walker等研究表明，锂离子电池在热失控过程释放的70%～80%的能量是由电池热失控喷射物带走的，热失控失去的质量越多，热失控的危害程度可能越大，因此可以推测相同SOC下，电池针刺试验热失控危害程度硅基负极可能大于石墨负极。

表3 不同SOC下重量损失计算结果

图12 热失控失重比均值与SOC的关系图

3 结 论本文采用针刺试验方法，以NCM811为正极活性物质，分别以硅基材料和石墨为负极活性物质的25 A·h软包动力电池为对象，开展了不同SOC下针刺热失控特性研究，结果如下。（1）硅基负极体系电池针刺实验比石墨负极体系电池表现出了更剧烈的热失控现象，即使在10% SOC，依然可见火星喷射；石墨负极体系电池25% SOC和10% SOC是实验现象主要是冒烟。SOC越低，电池表面温度达到最大值所需的时间越长。相同SOC下石墨负极体系电池所需时间比硅基负极体系电池更长。SOC为100%时，硅基负极体系电池和石墨负极体系电池针刺点表面附近到达最高温度时长分别为13 s和19.5 s；针刺点反面到达最高温度时长分别为15.5 s和20.1 s。（2）实验中钢针最高温度随SOC的增加而增加，热失控越剧烈，钢针最高温度越大。硅基负极体系电池针刺实验单位容量释放的热量随着SOC的增加而增加，100% SOC和50% SOC实验值接近，分别为14935.5 J和14520 J。SOC为100%时，石墨负极体系电池针刺实验单位容量释放的热量为16791.8 J，约为50% SOC下单位容量释放热量的两倍。（3）电池针刺实验失重量随着SOC的增加而增加，100% SOC的硅基负极体系电池失重比例最高，达到了75.2%，石墨负极体系电池100% SOC针刺实验失重为54.7%。随着锂离子动力电池在公共交通、共享出行以及储能产品中的大面积推广应用，发生的热失控安全事故也越来越多。对高能量密度的软包动力电池热失控特性进行系统地研究，提取热失控关键现象及关键数据，对于提高热失控灾害发展的可预见性、消防安监等规则的制定具有重要参考价值，为电池系统热管理及热扩散防护设计提供重要的参考依据。

引用本文： 许辉勇,李远宏,张志萍等.硅基负极软包动力电池针刺热失控特性研究[J].储能科学与技术,2021,10(01):218-228.

XU Huiyong,LI Yuanhong,ZHANG Zhiping,et al.Thermal runaway characteristics of pouch cells with SiOx/graphite anodes for electric vehicles under a nail penetration test[J].Energy Storage Science and Technology,2021,10(01):218-228.

第一作者：许辉勇（1975—），男，博士研究生，主要研究方向为锂离子电池热失控扩展及防控研究，E-mail：1164372732@qq.com；

通讯作者：范亚飞，博士，主要研究动力和储能电池测试评价及锂离子电池热失控机理和热失控扩散路径，E-mail：Yafei.fan@hotmail.com；胡仁宗，教授，博士生导师，主要研究锂离子电池材料及其失效机理，E-mail：msrenzonghu@scut.edu.cn。