強(qiáng)制內(nèi)部短路檢測(cè)：保障電池安全的關(guān)鍵屏障
隨著鋰離子電池在電動(dòng)汽車、便攜式電子設(shè)備及大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，其安全性問題愈發(fā)受到全社會(huì)的關(guān)注。其中，內(nèi)部短路作為引發(fā)電池?zé)崾Э厣踔疗鸹鸨ㄗ钪饕恼T因之一，是電池安全測(cè)試的重中之重。強(qiáng)制內(nèi)部短路檢測(cè)（Forced Internal Short Circuit Testing, FISC）正是模擬這一嚴(yán)重失效模式的關(guān)鍵安全測(cè)試手段。該檢測(cè)旨在人為誘導(dǎo)電池內(nèi)部發(fā)生短路（通常在正負(fù)極之間），并嚴(yán)格監(jiān)控電池在此極端異常情況下的反應(yīng)行為，評(píng)估其是否會(huì)發(fā)生熱失控、著火、爆炸等危險(xiǎn)狀況，從而驗(yàn)證電池設(shè)計(jì)的固有安全性和保護(hù)機(jī)制的有效性。這項(xiàng)測(cè)試對(duì)于評(píng)估電池在經(jīng)受機(jī)械濫用（如擠壓、針刺）或制造缺陷（如金屬顆粒、毛刺）等實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)場景下的安全性具有不可替代的價(jià)值。
檢測(cè)項(xiàng)目
強(qiáng)制內(nèi)部短路檢測(cè)的核心評(píng)估項(xiàng)目聚焦于電池在被誘發(fā)內(nèi)部短路后的行為表現(xiàn)和安全性邊界，主要包括：
1. 熱行為監(jiān)測(cè)： 實(shí)時(shí)記錄電池在短路發(fā)生瞬間及后續(xù)過程中的表面溫度、內(nèi)部溫度（如可能）變化速率及最高溫度點(diǎn)。這是判斷是否發(fā)生熱失控的關(guān)鍵指標(biāo)。
2. 電壓行為監(jiān)測(cè)： 精確測(cè)量短路發(fā)生瞬間的電壓驟降幅度、速度以及后續(xù)電壓的恢復(fù)或持續(xù)跌落狀態(tài)，反映短路回路的形成和持續(xù)情況。
3. 短路電流測(cè)量： 捕捉短路瞬間產(chǎn)生的峰值電流及電流持續(xù)時(shí)間，評(píng)估短路過程的劇烈程度和能量釋放。
4. 安全性評(píng)估： 這是最終目的，即判斷電池在測(cè)試后是否發(fā)生：
- 起火（Flame）
- 爆炸（Explosion）
- 泄氣/噴閥（Venting）
- 顯著的物理形變（Deformation）
- 電解液泄漏（Leakage）
- 以及是否達(dá)到判定熱失控的溫度閾值（通常為電池初始溫度+150°C 或更高）。
5. 失效模式分析： 測(cè)試后拆解電池，分析內(nèi)部短路點(diǎn)的位置、形態(tài)和成因（如誘導(dǎo)物的作用效果），以及由此引發(fā)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞情況。
檢測(cè)儀器
執(zhí)行強(qiáng)制內(nèi)部短路檢測(cè)需要一系列精密的儀器設(shè)備，確保測(cè)試的安全性和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性：
1. 高精度電池測(cè)試系統(tǒng)： 用于在測(cè)試前對(duì)電池進(jìn)行精確的充放電（如充電至測(cè)試要求的SOC狀態(tài)），并具備高采樣率（通常需≥1kHz）以捕捉短路瞬間的電壓電流瞬態(tài)變化。
2. 強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)機(jī)/夾具：
3. 多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)： 同步高速采集電壓、電流、溫度（多個(gè)點(diǎn)位）、壓力（如有）等關(guān)鍵參數(shù)，采樣率需足夠高以捕捉瞬態(tài)過程。
4. 溫度測(cè)量系統(tǒng)： 包括高響應(yīng)速度的K型或T型熱電偶（貼附于電池表面關(guān)鍵位置，如極耳、中心、誘導(dǎo)點(diǎn)附近）或紅外熱成像儀（非接觸式測(cè)量表面溫度場分布）。
5. 高速攝像機(jī)： 記錄整個(gè)測(cè)試過程中電池的外觀變化、冒煙、起火、爆炸等現(xiàn)象的發(fā)生和發(fā)展過程。
6. 環(huán)境箱（可選）： 用于控制測(cè)試環(huán)境溫度，評(píng)估不同溫度下電池對(duì)強(qiáng)制短路響應(yīng)的敏感性。
7. 安全防護(hù)設(shè)施： 防爆測(cè)試柜、廢氣排放系統(tǒng)、滅火裝置（如沙箱、CO2滅火器）等，確保試驗(yàn)過程安全可控。
檢測(cè)方法
強(qiáng)制內(nèi)部短路檢測(cè)通常遵循標(biāo)準(zhǔn)化的流程，核心在于如何安全、可控且可重復(fù)地誘導(dǎo)內(nèi)部短路：
1. 樣品準(zhǔn)備： 電池按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行預(yù)處理（如老化、循環(huán)、充電至特定SOC，常用100% SOC以模擬最嚴(yán)苛條件）。對(duì)于特定方法，需在電池內(nèi)部預(yù)設(shè)短路誘導(dǎo)物（如鎳顆粒、導(dǎo)電小球）或加工特定路徑。
2. 安裝與連接： 將電池牢固安裝在試驗(yàn)夾具中，連接電壓測(cè)量線、熱電偶，并將整個(gè)裝置置于防爆箱內(nèi)。高速攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)觀測(cè)窗。
3. 誘導(dǎo)短路（核心步驟）： 根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)或方法選擇誘導(dǎo)方式：
- 擠壓法（常用）： 使用剛性壓頭（如鋼針、半球形壓頭）以恒定速度（通常很慢，如0.1mm/s）擠壓電池特定位置（如靠近電極中心），直至電壓發(fā)生驟降（表明短路發(fā)生）或達(dá)到預(yù)設(shè)位移/壓力。
- 植入鎳粒法： 預(yù)先在裝配時(shí)在電極間植入微小鎳粒，測(cè)試時(shí)通過外部施加壓力（如液壓缸）壓潰鎳粒所在區(qū)域，促使其刺穿隔膜引發(fā)短路。
- 內(nèi)部變形法： 通過特殊設(shè)計(jì)的夾具或內(nèi)部元件（如記憶合金）在電池內(nèi)部制造局部變形，使正負(fù)極接觸。
4. 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控： 在擠壓/施壓過程中及之后一段時(shí)間（如1小時(shí)），持續(xù)高速采集電壓、電流、溫度數(shù)據(jù)，并通過高速攝像和觀察窗監(jiān)控電池狀態(tài)。
5. 終止條件： 當(dāng)發(fā)生起火、爆炸等危險(xiǎn)事件時(shí)立即終止；或監(jiān)測(cè)到溫度開始下降且穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定在低位無回升跡象、達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的觀察時(shí)間后無異常，可安全終止。
6. 測(cè)試后檢查： 待電池冷卻至安全溫度后，檢查外觀、泄漏情況，必要時(shí)進(jìn)行拆解分析。
檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)
強(qiáng)制內(nèi)部短路檢測(cè)已納入多個(gè)重要的國際、國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，為測(cè)試提供統(tǒng)一的規(guī)范和安全判定準(zhǔn)則：
1. GB 38031-2020 《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》： 中國強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)，明確規(guī)定了針對(duì)電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池的擠壓測(cè)試（模擬內(nèi)部短路）方法和要求。
2. UN/DOT 38.3 《關(guān)于危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)慕ㄗh書 試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》： 針對(duì)鋰電池運(yùn)輸安全，其T.7章節(jié)規(guī)定了“擠壓測(cè)試”，是強(qiáng)制內(nèi)部短路測(cè)試的典型代表。
3. UL 1642 《鋰電池標(biāo)準(zhǔn)》： 針對(duì)消費(fèi)電子類鋰電池，包含了“擠壓測(cè)試”項(xiàng)目。
4. UL 2580 《電動(dòng)汽車用電池標(biāo)準(zhǔn)》： 針對(duì)車用動(dòng)力電池，包含更嚴(yán)苛的擠壓測(cè)試要求。
5. IEC 62660-2 《電動(dòng)道路車輛用鋰離子單體蓄電池 第2部分：可靠性和濫用性測(cè)試》： 國際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)，包含“擠壓測(cè)試”。
6. ISO 12405-3:2014 《電動(dòng)道路車輛 鋰離子動(dòng)力電池包和系統(tǒng) 第3部分：安全性要求》： 包含了電池單體及模塊級(jí)別的擠壓測(cè)試。
7. SAE J2464 《電動(dòng)和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車可充電儲(chǔ)能系統(tǒng)安全和濫用性測(cè)試》： 美國汽車工程師學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)，也包含了詳細(xì)的擠壓/壓潰測(cè)試（模擬內(nèi)部短路）。
8. ?
CMA認(rèn)證
檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)資質(zhì)認(rèn)定證書
證書編號(hào)：241520345370
有效期至：2030年4月15日
CNAS認(rèn)可
實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可證書
證書編號(hào)：CNAS L22006
有效期至：2030年12月1日
ISO認(rèn)證
質(zhì)量管理體系認(rèn)證證書
證書編號(hào)：ISO9001-2024001
有效期至：2027年12月31日
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