动力锂离子电池具有能量密度高、使用寿命长、额定电压高、功率承载能力高、自放电效率低等优点，已成为混合动力汽车和纯电动汽车的理想动力电池。然而，锂离子电池的安全问题成为阻碍其在动力领域得到广泛应用的主要因素。

    随着电动汽车保有量的增加，其安全问题也日益突出，而电动汽车的安全问题主要来自其动力系统——锂离子电池。锂离子电池的安全问题主要是热失控引起的起火爆炸，而热失控的原因之一就是电池内部短路。

    目前，对锂离子电池热失控的研究主要集中在某一类电池的建模分析和实验分析上。本文针对18650电池和方形电池采用不同的方法模拟电池模组电芯短路引起的热失控，探索适合动力电池模组热失控验证的方法。

1.电池机组短路

一般来说，滥用测试中内部短路的风险是大的。

    当电池发生内部短路时，内部温度会升高。高温会诱发电池材料发生一系列放热反应，反应产生的热量会进一步提高电池内部温度，加剧放热反应速率。后，放热反应与高温相互影响，呈现失控状态，即热失控，导致锂离子电池发生燃烧、爆炸等安全事故。目前造成电池内部短路的原因主要有以下两种：隔膜缺陷、原材料污染或异物残留会在电池运输和使用过程中不断劣化放大。

现阶段，即使是质量控制好的电池制造商，也无法完全避免生产过程中产生的金属杂质或毛刺：二次电池的使用超出了制造商规定的电流、电压和温度的适用范围。

一种被业界广泛接受的内部短路测试方法应该具有以下特点：

(1) 能适应电池结构和形状的变化（可采用圆柱形或方形电池

(2) 测试结果应能够与其他变量的结果进行比较。

各种内部短路可分为以下四类：负极对正极、负极对铝箔、铜箔对铝箔、铜箔对正极。

2.单体电池短路法介绍

本文采用18650型电池和正极材料相同的方形电池进行测试模拟。试验电池短路的触发方法是电阻丝加热和钉子穿透。

(1) 电阻丝加热

  采用电阻丝加热方式模拟锂离子电池因环境温度急剧变化引起的热失控。电池隔膜由PP/PE/PP三层隔膜组成，其中PP的熔点为165℃，PE的熔点为135℃。通过在锂离子电池表面缠绕电阻丝加热，迅速产生大量热量，使隔膜变形收缩，正负极相连，造成电池短路电池，并终导致电池失去对热量的控制。

(2) 钉入

  锂离子电池热失控是钢针刺入锂离子电池模拟电池内部金属异物引起的。钢针刺入电池后，作为金属导体与正负极相连，造成电池内部短路。短路位置会产生大电流，并迅速产生大量热量，终导致电池热失控。

3.动力电池模组热失控验证方法

(1)电阻丝加热18650电池

  测试使用的是18650电池，在电池表面通过计算缠绕一定内阻的电阻丝，在电池外壳外设置温度传感器，然后将电池设置在电池模块的中心。与电池相邻的电池也设置有相同的温度传感器。电池并联组装成模块后，使用制造商规定的充电方法将电池充满电。电阻丝接外接电源，温度传感器接温度巡检仪；记录电池模块的初始状态（电压、温度等），继续对电池进行加热直至失效，断开外部电源，

方形电池

  测试使用方形电池，在电池表面缠绕相同的电阻丝，在电池待加热表面及相邻电池表面布置温度传感器。电池形成模组后，按照厂家规定的充电方式给模组充电至充满电。加热方式和温度记录同上述试验。继续加热电池，直到它失效。断开外接电源，观察方形电池模组是否失控。

(2) 指甲穿透118650电池

  测试使用的是18650电池，选择针状电池的位置，在该电池和相邻电池的表面布置温度传感器。电池并联组装成模块后，使用制造商规定的充电方法将电池充满电。将模块固定在针架上，连接体温巡检仪。用直径1mm的钢针以1mm/s的速度刺穿电池直至着火，观察模块是否发热失控。

  测试使用方形电池，选择针刺电池的位置，在相邻的电池表面布置温度传感器，电池成模后按厂家规定的充电方式充满电。用直径1mm的钢针以1mm/s的速度刺穿电池直至着火，观察模块是否发热失控。

4、总结：

通过对18650电池和方形电池进行电阻丝加热和点刺试验，使模组内电池短路，模拟电池模组内电池失控发热。探索了合适的热失控验证方法，得出以下结论：

(1)通过对比钉刺和阳离子丝加热测试，我们发现，对于同型号的电池，电阻丝加热引发的内部短路导致电池温度升高，我们认为这是热引起的由电阻丝加热引入；

(2)电阻丝在加热过程中，会给相邻的电池带来大量的热量。如果模组间距较小，极有可能使受热电池与相邻电池失控，导致测试模拟失败。因此，我们认为钉刺法更适用于18650电池和方形电池模组失控热的安全验证；

(3)泄压安全阀在电池短路时，可以降低电池内部压力和温度，防止电池热失控，起到保护作用；

(4)电解液高速喷溅引起的火灾不是相邻电池温升和失效的主要原因。

商通检测提供电池的相关测试认证服务：

运输和电池运输的 UN 38.3 测试：

1.热测试

2.高空模拟

3.冲击试验

4.影响

5.耐振性

6.外部短路

7.过充

8.强制放电

根据 IEC 62133-1 安全要求对用于便携式应用的便携式密封二次电池（以及由其制成的电池）进行的测试 – 第 1 部分：镍系统

根据 IEC 62133-2 安全要求对用于便携式应用的便携式密封二次电池（以及由其制成的电池）进行的测试 – 第 2 部分：锂系统

IEC 60086 原电池测试

根据 IEC 62619 对工业用电池进行测试

UL 1642 锂电池测试

IEC 61960-3棱柱形和圆柱形锂二次电池和由其制成的电池的测试

根据客户具体要求进行测试

CB 认证（例如根据 IEC 62133）