锂离子电池内部短路研究进展_李宁

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1、综述锂离子电池内部短路研究进展李宁，俞会根，盛军，向晋，杨重科(北京新能源汽车股份有限公司，北京102606)摘要：通过对锂离子电池内部短路原理、模拟短路实验分析方法、预防措施以及内部短路检测手段进行分析，为锂离子电池安全防护应用提供借鉴。关键词：锂离子电池;内部短路;安全性中图分类号：TM912.9文献标识码：A文章编号：1002-087X(2016)05-1139-03ResearchprogressofinternalshortcircuitofLi-ionbatteryLINing,YUHu

2、i-gen,SHENGJun,XIANGJin,YANGZhong-ke(BeijingElectricVehicleCo.,Ltd.,Beijing102606,China)Abstract:TheinternalshortcircuitmechanismofLi-ionbattery,testandsimulationmethods,precautionsandinternalshortdetectingtechniqueswereanalyzed,andthustoprovidereferen

3、ceforthelithiumionbatterysafetyprotectionapplication.Keywords:Li-ionbattery;internalshortcircuit;safety锂离子电池以其比能量高、循环寿命长等优点广泛应用(4)正极材料和负极材料短路。于移动设备、储能以及新能源汽车等多种领域，然而与其他类通过比较分析，发现铝集流体与荷电的负极材料短路，接型电池相比，其安全性是需要解决的主要问题。锂离子电池产触电阻小，通过电流大，容易短时间内短路部位温度升高至触生安全性

4、问题的现象主要是通过发热，最终产生热失控的方发放热副反应，从而产生热失控，此类短路产生的功率最大，导式体现，而热失控形成的原因主要有短路、连接失效、高温烘致的后果最严重；铝集流体与铜集流体短路与外部短路相似，烤、浸水等，其中短路是产生热失控的最常见原因,短路分为外能够将热量均匀地传递给整个电池，产生的影响其次；铜集流部短路和内部短路，外部短路可以通过辅助部件的保护以及体和正极材料短路与正极材料和负极材料短路，由于正极材料策略的优化予以控制，而内部短路却难以有效控制。本文对内电阻较大，因此产生的短路电

5、流较小，从而产生的影响最小[1]。部短路原理、模拟方法，以及预防检测措施进行系统研究，将2.2短路面积会更加深刻地理解电池安全性问题的控制方法，为锂离子电内部短路面积会对结果产生不同影响。JongHK通过对池的更广泛应用提供借鉴。3.7V、1Ah的铝塑包装电池进行针刺实验，结果为用半径为11内部短路成因mm的针刺时，电池的温度最高为103℃；用半径为0.04mm的针刺时，温度在10s内达到450℃[2]。这表明短路面积越小，导致内部短路的情况分为以下几种：(1)隔膜缺陷或老化破裂；局部产热越高，更容

6、易产生热失控。(2)锂枝晶、单质铁离子还原沉积刺穿隔膜；2.3电池容量(3)制作电芯时异物夹带导致刺穿隔膜；ShriramSanthanagopalan等人，对两款不同容量电池在不同SOC状态下进行了短路实验[3]。A款电池为800mAh，B款(4)集流体铜箔或铝箔边缘毛刺。电池为1.8Ah，通过实验发现低容量电池热失控时间后移，并2内部短路影响因素且在相同SOC下，高容量电池比低容量电池更容易引发热失2.1短路部位控。根据内部短路的部位分类，电池内部短路形式分为以下2.4电池荷电状态几种：经实验研

7、究发现，短路发生时的荷电状态对电池的安全(1)铜集流体和铝集流体短路；性会产生不同的影响程度。荷电态越低，瞬间产热量越少，引(2)碳负极和铝集流体短路；发热失控的概率越低。(3)铜集流体和正极材料短路；3模拟短路分析方法收稿日期：2015-10-153.1实验方法作者简介：李宁(1987—)，男，河北省人，硕士，电池测试工程师，针刺、挤压、跌落、重物冲击等测试是标准中比较常见的主要研究方向为电动车用锂离子电池。11392016.5Vol.40No.5综述模拟短路测试方法，比如QC/T743-2006

8、、SAND2005-3123、通过使用陶瓷隔膜[4]能够更大限度地降低短路风险。若短UL2580-2011、SAE2464等标准。路不可避免，还可通过将电极材料包覆一层PTC材料，从而实为了更好地模拟短路效果，标准中对各个测试方法进行现短路发生时产生的热量增大PTC层电阻降低短路电流，进了条件约束。针刺实验规定了针刺速度(QC/T743-2006要求而抑制热失控的产生[10]。另外由于目前使用的电解液是基于烷10～40mm/s，其他标准中要求80mm/s)、针直径(一