短路測(cè)試與分析01內(nèi)短路02外短路01內(nèi)短路一、內(nèi)短路鋰離子電池的短路可分為外短路和內(nèi)短路。內(nèi)短路被認(rèn)為是導(dǎo)致鋰離子電池?zé)崾Э?、起火甚至爆炸的重要原因之一。?nèi)短路的誘因和發(fā)生機(jī)制通常與電池內(nèi)部的制造缺陷、使用過(guò)程中的機(jī)械損傷、材料老化、熱失控等因素有關(guān)。內(nèi)短路故障誘因一、內(nèi)短路內(nèi)短路形成機(jī)制內(nèi)短路指電池內(nèi)部正負(fù)極通過(guò)電解質(zhì)直接連接，致電池失效或熱失控。其成因包括：內(nèi)部缺陷制造過(guò)程中結(jié)構(gòu)變形（如隔膜穿孔、厚度不均等缺陷致正負(fù)極接觸）和引入異物（不規(guī)范操作環(huán)境致異物入電池內(nèi)部）。一、內(nèi)短路內(nèi)短路形成機(jī)制內(nèi)短路指電池內(nèi)部正負(fù)極通過(guò)電解質(zhì)直接連接，致電池失效或熱失控。其成因包括：機(jī)械濫用是指在碰撞發(fā)生時(shí)，強(qiáng)大的外力會(huì)造成電池變形和位移。機(jī)械濫用主要包括擠壓和穿刺，發(fā)生機(jī)械濫用時(shí)，會(huì)使電池隔膜穿刺或失效，引發(fā)內(nèi)短路，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致熱失控、著火、爆炸等重大事故。尖銳物體刺入電池內(nèi)部，直接刺穿隔膜，造成短路。一、內(nèi)短路內(nèi)短路形成機(jī)制內(nèi)短路指電池內(nèi)部正負(fù)極通過(guò)電解質(zhì)直接連接，致電池失效或熱失控。其成因包括：電濫用過(guò)充電和過(guò)放電是導(dǎo)致電濫用的主要因素，過(guò)充或低溫充電時(shí)負(fù)極表面可能形成鋰枝晶穿透隔膜，過(guò)充或過(guò)放導(dǎo)致電池內(nèi)部溫度升高，電解質(zhì)產(chǎn)氣致隔膜熔化或破裂，引發(fā)內(nèi)短路。一、內(nèi)短路內(nèi)短路形成機(jī)制內(nèi)短路指電池內(nèi)部正負(fù)極通過(guò)電解質(zhì)直接連接，致電池失效或熱失控。其成因包括：熱濫用高溫是造成鋰離子電池?zé)釣E用最常見的原因之一。當(dāng)電池長(zhǎng)時(shí)間處于高溫環(huán)境下時(shí)，可能導(dǎo)致隔膜熔化，正負(fù)極接觸而短路。某些正極材料（如高鎳三元材料）在充放電過(guò)程中會(huì)發(fā)生膨脹，長(zhǎng)期循環(huán)可能導(dǎo)致隔膜受損，形成內(nèi)短路。一、內(nèi)短路內(nèi)短路測(cè)試的方法人工設(shè)計(jì)內(nèi)部缺陷法記憶合金替代實(shí)驗(yàn)：采用記憶性金屬合金制作成觸發(fā)元件，利用其記憶特性，常溫時(shí)保持表面平整，植入電池樣品中，當(dāng)溫度升高時(shí)觸發(fā)元件尖端翹起，刺穿隔膜，實(shí)現(xiàn)電池內(nèi)部正極部分(包括正極極耳、正極集流體、正極活性物質(zhì))與負(fù)極部分（包括負(fù)極極耳、負(fù)極集流體、負(fù)極活性物質(zhì)）之間的低阻性短接。雜質(zhì)顆粒替代實(shí)驗(yàn)：在電池內(nèi)部引入金屬顆?；蚱渌麑?dǎo)電材料，通過(guò)充放電過(guò)程觸發(fā)內(nèi)短路。02外短路二、外短路外部短路是動(dòng)力電池安全事故中最易出現(xiàn)的故障之一，也是觸發(fā)電池?zé)崾Э氐闹匾蛑?。外部短路發(fā)生瞬間會(huì)產(chǎn)生大電流放電，電池內(nèi)部會(huì)發(fā)生一系列電化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而引起一系列連鎖放熱反應(yīng)，最終引發(fā)電池溫度急劇上升，耦合了電濫用與熱濫用情況。二、外短路外短路的形成機(jī)制外短路是指電池正負(fù)極在外部直接連接，導(dǎo)致大電流通過(guò)，引發(fā)電池過(guò)熱、失效甚至爆炸。其形成機(jī)制包括：外部導(dǎo)電物體意外接觸，如金屬工具意外接觸正負(fù)極；連接錯(cuò)誤，實(shí)驗(yàn)或使用中誤接正負(fù)極；電池組內(nèi)部連接故障，電池或?qū)Ь€故障致正負(fù)極短接，保護(hù)電路失效加劇風(fēng)險(xiǎn)；外部環(huán)境因素，潮濕、水浸致正負(fù)極經(jīng)水介質(zhì)短路，電池表面有導(dǎo)電污染物如鹽分。二、外短路測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)GB31241-2014常溫外部短路測(cè)試(20±5℃):將電池按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)方法充滿電后。放置在20℃±5℃的環(huán)境中，待電池表面溫度達(dá)到20℃±5℃后，再放置30min。然后用導(dǎo)線連接電池正負(fù)極端。并確保全部外部電阻為80mΩ±20mΩ。試驗(yàn)過(guò)程中監(jiān)測(cè)電池溫度變化，當(dāng)出現(xiàn)以下兩種情形之一，試驗(yàn)終止。01電池溫度下降到比峰值低20%；02短接時(shí)間達(dá)到24h。二、外短路測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)GB31241-2014常溫外部短路測(cè)試(20±5℃):將電池按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)方法充滿電后。放置在20℃±5℃的環(huán)境中，待電池表面溫度達(dá)到20℃±5℃后，再放置30min。然后用導(dǎo)線連接電池正負(fù)極端。并確保全部外部電阻為80mΩ±20mΩ。試驗(yàn)過(guò)程中監(jiān)測(cè)電池溫度變化，當(dāng)出現(xiàn)以下兩種情形之一，試驗(yàn)終止。要求：電池應(yīng)不起火、不爆炸，最高溫度不超過(guò)150℃。高溫外部短路測(cè)試(55±5℃)：步驟和要求同上傳感器：配有電壓、電流和溫度傳感器，實(shí)時(shí)采集電池在短路過(guò)程中的電壓、電流、溫度等參數(shù)，并生成測(cè)試報(bào)表和數(shù)據(jù)曲線。操作控制：采用PLC電腦軟件加觸摸屏控制，方便設(shè)定和修改測(cè)試參數(shù)，如短路觸發(fā)條件、測(cè)試時(shí)間等，能對(duì)試驗(yàn)過(guò)程精確控制。二、外短路設(shè)備：常溫型短路試驗(yàn)機(jī)常溫型短路試驗(yàn)機(jī)主要組成部分：數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)、電路系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)。01數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)：二、外短路設(shè)備：常溫型短路試驗(yàn)機(jī)02電路系統(tǒng)綜合多種電池短路試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求而設(shè)計(jì)，按標(biāo)準(zhǔn)要求短路裝置必須符合內(nèi)阻為80±20mΩ，從而獲得試驗(yàn)要求的最大短路電流。二、外短路設(shè)備：常溫型短路試驗(yàn)機(jī)03安全防護(hù)系統(tǒng)包括防爆箱、緊急停止裝置、氣體排放系統(tǒng)、電氣保護(hù)系統(tǒng)等，確保測(cè)試過(guò)程的安全可控，防止意外事故的發(fā)生。二、外短路常溫型短路試驗(yàn)機(jī)測(cè)試流程接通電源，將設(shè)備上的“電源”向下按到開，設(shè)備開機(jī)后，將看到目錄-定值試驗(yàn)畫面。在畫面中，試驗(yàn)參數(shù)有電池表面溫度、電壓、電流、短路時(shí)間。將所要測(cè)試電池樣品放置到試驗(yàn)機(jī)測(cè)試箱內(nèi)按標(biāo)識(shí)連接好正負(fù)極，用高溫膠帶將溫控線粘到電池表面，關(guān)好箱門，扣好防爆鏈。打開控制面板上的“電源”開關(guān)，使本機(jī)控制面板上控制按鈕處于通電狀態(tài)。在控制器上設(shè)置短路時(shí)間10min。二、外短路常溫型短路試驗(yàn)機(jī)測(cè)試流程常溫短路點(diǎn)擊控制面板上的“短路開啟”按鈕，電池開始短路，達(dá)到設(shè)定時(shí)間，停止短路；注意：在測(cè)試的過(guò)程中儀器出現(xiàn)異常，請(qǐng)打開控制面板上的“急?！遍_關(guān)，使機(jī)器迅速停止，異常排除后，再進(jìn)行測(cè)試。讀取并記錄數(shù)據(jù)；點(diǎn)擊“曲線”按鈕可查看實(shí)時(shí)曲