如何防止锂离子电池组短路？

　锂离子电池由于材料体系及制成工艺等诸多方面因素的影响，存在发生内短路的风险。虽然锂离子电池在出厂时都已经经过严格的老化及自放电筛选，但由于过程失效及其他不可预知的使用因素影响，依然存在一定的失效概率导致使用过程中出现内短路。对于动力电池，其电池组中锂离子电池多达几百节甚至上万节，大大放大了电池组发生内短的概率。由于动力电池组内部所蕴含的能量极大，内短路的发生极易诱发恶性事故，导致人员伤亡和财产损失。TE的PPTC及MHP-TA系列产品提供了一种可能的解决方案，可以预防一旦动力电池出现内短路时恶性事故的发生。对于并联的锂离子动力电池模组，当其中一节或几节电池发生内短时，电池模组中的其他电池会对其放电，电池组的能量会使内短电池温度急速升高，极易诱发热失控，最终导致电池起火爆炸。如图1所示。

 

 

　　常规的温度探测在电池升温时，虽然可以告知IC切断主回路，但无法阻止并联电池模组内部的持续放电，并且由于主回路切断，电池模组所有的能量都集中于内短路电池，反而增加了热失控发生的几率。理想的方案是，在发现某节电池发生内短而升温时，可以切断该节电池与模组中其他电池的连接回路。

 

　　如图2所示，在单节电池上组装TE PPTC或者MHP-TA系列产品，当内短路发生时TE保护器件可以有效地阻断内短路电池与模组内其他电池的联系，防止恶性事故的发生。对于单体电池数量大的动力电池组，配组时对电池及器件内阻一致性要求较高，而MHP-TA由于其内部双金属结构，器件电阻的一致性非常好, 可以极大地满足对于电池内阻的要求。

 

 

　　锂离子动力电池短路产生的危害极大，因此做好电池组短路保护必不可少，以上的两种解决方案在电池发生短路时都可以有效地保护电路。对于过充，系统层面，采用双检测系统，同时对电芯和模组的电压进行检测；对于外短路，系统层面主要是通过电流关断系统和主回路保险丝方案。

 

电芯层面应对过充和外短路主要思路是，当达到一定温度时，能自动切断电流，这主要是通过对材料、电极和结构来实现。

 

对于碰撞，总的思路是通过车身和电池包本身的结构强度来进行防护，而在电芯层面，丰田是下了一番工夫研究，采用了“隔热层”（Heat Resistant Layer,HRL）设计。HRL也被用来应对电芯的内短路风险，因为电芯的内短路，目前整个系统层面是毫无应对方案的。

 

隔热层HRL的主要思路为，将HRL置于正负极之间，能够阻止在极端情况下，隔离膜的塌缩，从而即使在急剧温升时也能保证电芯一定的阻值。在第1代锂电池上，HRL被涂在电芯的正极上。

 

 

通过测试验证表明，这种设计方案能较好的应对内短路。