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。

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