電池短路測試及其防護措施

針對電池在實(shí)際使用中可能遇到的風(fēng)險問(wèn)題，在擠壓、針刺、短路、過(guò)充和過(guò)放、高低溫等眾多可靠性測試中，模擬電池發(fā)生內短路和外短路的擠壓、針刺和外短路測試是極常見(jiàn)的，也是非常難通過(guò)的可靠性測試。

究其原因，主要還是因為這兩種可靠性測試中瞬時(shí)電流過(guò)大，導致電池溫度過(guò)高，從而引發(fā)活性物質(zhì)和電解液的分解燃燒，導致熱失控。

以常見(jiàn)的方形電池為例，由于結構設計原因，電池各個(gè)部分產(chǎn)生的熱量擴散的速度是不一樣的，因此在電池平面方向和厚度方向上產(chǎn)生明顯的溫度梯度。特別是大電流時(shí)，電芯產(chǎn)生的熱量無(wú)法很好擴散溫度會(huì )急劇的升高，從而引發(fā)安全性問(wèn)題。

在擠壓測試中，隨著(zhù)電池變形程度的增加，正負極集流體會(huì )首先被撕裂，隨后活性物質(zhì)進(jìn)入失效線(xiàn)內，隨著(zhù)變形程度的不斷增加然后失效，引起正負極短路產(chǎn)生強大的電流，熱量集中釋放溫度急劇上升，引發(fā)熱失控。

針刺試驗也是用于模擬鋰離子電池內短路的一種方法，基本原理是利用一根金屬針以一定的速度緩慢的插入電池內部，引起電池內部短路。上限會(huì )有70%左右的能量在60s內通過(guò)短路點(diǎn)釋放，由于熱量無(wú)法及時(shí)的擴散，短路點(diǎn)瞬間溫度可達到1000℃以上，從而引發(fā)熱失控。

相較于擠壓和針刺試驗，外短路測試則比較溫和。外短路測試是將電池連接一個(gè)定值電阻，電量通過(guò)電阻進(jìn)行釋放。能否通過(guò)短路測試主要受短路電流大小的影響，電流越大，則電池熱量產(chǎn)生的速度越快。電池熱量擴散速度不會(huì )有太大的變化，電池內部積累熱量越多溫度就越高，引發(fā)熱失控幾率就越大。

影響電池短路電流的主要因素是電阻阻值，其次還受電池內阻和荷電狀態(tài)等因素的影響。研究發(fā)現，影響短路測試結果的主要因素是電阻阻值和電池內阻的比例，比電池內阻和電池荷電狀態(tài)對實(shí)驗結果的影響還要大。當短路電阻的阻值與電池越接近，就越容易發(fā)生熱失控，只有當短路電阻的阻值是鋰離子電池內阻的9-12倍以上時(shí)，電池才能通過(guò)短路安Q全測試。