Page 25 - 《爆炸与冲击》2026年第8期

第 46 卷 赵春风，等： 动态荷载作用下钠离子电池的失效行为与安全性能分析 第 8 期

2.2 SOC 的影响
SOC 是表征电池存储能量水平的关键参数，对电池在机械滥用条件下的安全风险等级具有决定性
影响。通过开展不同 SOC（20%、40%、60%、80%）钠离子电池在 2 mm/min 的挤压速度下的径向挤压试
验，分析在低速条件下 SOC 对峰值载荷、失效位移和电压跌落行为等关键安全指标的影响，旨在为钠离
子电池在实际应用中的安全风险分级和预防策略制定提供关键试验依据。
图 3 为不同 SOC 下电池的力、电压和温度变化曲线。由图 3(a) 可知，与 0% SOC 状态（图 2(b)）相
比，SOC 非 0% 的电池在挤压后峰值载荷均出现小幅提升，在文献 [24] 中也观察到了类似的现象。然
而，整体增幅不大，这可能与较低的挤压速度（2 mm/min）有关。不同 SOC 下电压开始骤降的时刻与峰值
载荷出现的时刻基本一致，这进一步验证了 2.1 节中将峰值载荷点定义为失效点的合理性。图 3(b) 显示
高 SOC 的电池往往更早达到失效点（电压骤降点）。温度变化方面，尽管挤压速度很低，SOC 非 0% 的电
池在发生内短路时均表现出明显的温升。图 3(c) 清晰地显示，SOC 越高，电池失效记录的温度也越高。
综合对比图 2（速度影响）与图 3（SOC 影响）可知，在低速挤压条件下，SOC 是决定电池温升幅度的关键
因素。

40 39 4.0

35 37 3.5
30 Force/kN 35 3.0
33
Force/kN 25 31 6.2 Displacement/mm 7.4 Voltage/V 2.5
7.0
6.6
20
2.0
15 20% SOC 1.5 20% SOC
40% SOC 40% SOC
10 60% SOC 1.0 60% SOC
80% SOC 80% SOC
5 0.5
0
2 4 6 8 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Displacement/mm Displacement/mm
(a) Force-displacement curves (b) Voltage-displacement curves
70

20% SOC
60 40% SOC
60% SOC
Temperature/℃ 50
80% SOC

40

30

20
0 50 100 150 200 250 300
Time/s
(c) Temperature-time curves
图 3 不同荷电状态下电池的力、电压和温度的变化曲线
Fig. 3 Force, voltage and temperature curves at varying states of charge

2.3 电池载荷分析
由图 2(b) 可知，不同速度下电池的变形情况基本一致。为深入揭示电池的渐进失效机理，将电池变
形定义为 4 个阶段（图 4(a)），并阐明准静态挤压下电池变形的普适性规律。

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