详解锂电池安全问题及短路原因
来源：宝鄂实业
2019-05-06 08:43
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由于内短路造成的热失控是锂离子电池主要的安全问题，其他的安全问题可能用电化学或者机械方法控制。
电池最初的潜在缺陷可能不太好控制，比如以下因素导致最终的严重内短路，包括隔膜的破损，金属溶解和沉积，金属杂质残余等。
锂离子电池系统内短路的热行为基于非常复杂的因素，例如短路性质，容量，电池电化学特性，电气和热力学设计，系统负载等。
电池内短路是多物理场，3维方面的问题，与之相关是电池的电化学，热系统，热滥用反应动力学等。通过模拟实验能够理解电化学反应，热的释放，热反应的传播，以及从工艺技术解决的对策。
研究方法
通过做3D物理场模拟研究来描述内短路和短路随时间的变化，进而扩展理解NERL的电化学，热电，滥用反应动力学模型(如下图所示)。多物理场模型仿真证明了在短路事件中加热模型是基于短路性质，电池特性(如容量和倍率性能)的。
1.短路的反应热=电池放电的热+短路点的焦耳热
1.短路点的焦耳热
以铝箔和负极LiC6和C6接触能量最大，极易起火和爆炸；正负极铜铝箔接触或者活性物质的接触几乎不会造成起火爆炸。
2.电池放电的热
热量以正负极铜铝箔的直接接触最大，铝箔和负极粉料接触最小
3.短路电阻大于5Ω的情况下不会出现热失控
20Ah叠片电池不同情况下的短路研究
锂电池安全问题研究：内短路模型
第一种情况：铝铜集流体之间的短路
短路区域的面积：1mm*1mm
短路电阻10mΩ，短路电流300A，≈15C倍率
可能的存在的短路因素：金属异物刺穿隔膜和电极，负极极片位移铜铝箔接触
1.短路点产生的焦耳热集中在一点上释放，能够观察到局部温升
2.铝极耳的温度接近其熔点(大约600℃)
3.短路之后10s时，电池表面温升在200-300℃，短路点局部达到了700-800℃
