电池短路测试及其防护措施

针对电池在实际使用中可能遇到的风险问题，在挤压、针刺、短路、过充和过放、高低温等众多可靠性测试中，模拟电池发生内短路和外短路的挤压、针刺和外短路测试是极常见的，也是非常难通过的可靠性测试。

究其原因，主要还是因为这两种可靠性测试中瞬时电流过大，导致电池温度过高，从而引发活性物质和电解液的分解燃烧，导致热失控。

以常见的方形电池为例，由于结构设计原因，电池各个部分产生的热量扩散的速度是不一样的，因此在电池平面方向和厚度方向上产生明显的温度梯度。特别是大电流时，电芯产生的热量无法很好扩散温度会急剧的升高，从而引发安Q全性问题。

在挤压测试中，随着电池变形程度的增加，正负极集流体会首先被撕裂，随后活性物质进入失效线内，随着变形程度的不断增加然后失效，引起正负极短路产生强大的电流，热量集中释放温度急剧上升，引发热失控。

针刺试验也是用于模拟锂离子电池内短路的一种方法，基本原理是利用一根金属针以一定的速度缓慢的插入电池内部，引起电池内部短路。上限会有70%左右的能量在60s内通过短路点释放，由于热量无法及时的扩散，短路点瞬间温度可达到1000℃以上，从而引发热失控。

相较于挤压和针刺试验，外短路测试则比较温和。外短路测试是将电池连接一个定值电阻，电量通过电阻进行释放。能否通过短路测试主要受短路电流大小的影响，电流越大，则电池热量产生的速度越快。电池热量扩散速度不会有太大的变化，电池内部积累热量越多温度就越高，引发热失控几率就越大。

影响电池短路电流的主要因素是电阻阻值，其次还受电池内阻和荷电状态等因素的影响。研究发现，影响短路测试结果的主要因素是电阻阻值和电池内阻的比例，比电池内阻和电池荷电状态对实验结果的影响还要大。当短路电阻的阻值与电池越接近，就越容易发生热失控，只有当短路电阻的阻值是锂离子电池内阻的9-12倍以上时，电池才能通过短路安Q全测试。

从上述分析中不难看出，影响电池可靠性测试结果的因素本质上是产热速率和散热速率。通过安Q全保护设计等手段，降低产热速率，或必要情况下切段电流阻止继续产热，都能有效避免电池发生热失控。其次是提高电池散热速率，通过电池结构设计，提高散热速率，可以避免电池温度过高。电池组尤其需要配备相应的散热手段，确保电池能够快速散热保证不引起连锁反应。

labcompanion.cn   Lab Companion China
lab.cn  Lab Companion China
lab-    Lab Companion   
lab.hk  Lab Companion Hong Kong
labcompanion.hk  Lab Companion Hong Kong
labcompanion.de  Lab Companion Germany 
labcompanion.it    Lab Companion Italy  
labcompanion.es   Lab Companion Spain   
lab.mx  Lab Companion Mexico   
labcompanion.uk  Lab Companion United Kingdom
labcompanion.ru  Lab Companion Russia   
labcompanion.jp  Lab Companion Japan    
labcompanion.in  Lab Companion India  
labcompanion.fr   Lab Companion France
labcompanion.kr  Lab Companion Korea