動(dòng)力電池在使用過(guò)程中安全性是我們首先要考慮的，因此在動(dòng)力電池的考核指標(biāo)中我們也設(shè)立了比較嚴(yán)格的安全性考核制度，例如擠壓、針刺、過(guò)充、過(guò)放和短路等，分別模擬實(shí)際使用中鋰離子電池遇到的濫用的情況。在所有的安全性問(wèn)題中，有一種最難模擬——內(nèi)短路。顧名思義，內(nèi)短路指的是由于鋰離子電池設(shè)計(jì)或者制造缺陷，導(dǎo)致的電池內(nèi)存在多余物，或者鋰枝晶等，導(dǎo)致隔膜破壞，在該處發(fā)生正負(fù)極之間短路，這是最危險(xiǎn)的情況，因?yàn)榇藭r(shí)整個(gè)電池的能量都在通過(guò)這個(gè)短路點(diǎn)釋放（最多70%左右的能量會(huì)在60s內(nèi)釋放【1】），因此瞬間此處的溫度迅速升高，繼而引發(fā)正負(fù)極活性物質(zhì)、電解液等分解，引起鋰離子電池?zé)崾Э亍?/p>

由于短路發(fā)生在鋰離子電池的內(nèi)部，因此很難通過(guò)外部作用模擬內(nèi)短路對(duì)電池造成的破壞，例如常見的針刺實(shí)驗(yàn)，在針刺入的過(guò)程中，先是在一個(gè)點(diǎn)處發(fā)生短路，但是隨著針插入到電池的內(nèi)部，此時(shí)電池內(nèi)多處同時(shí)發(fā)生短路，使的電流密度大大降低，此外針也會(huì)帶走一部分短路產(chǎn)生的熱量，因此相比于內(nèi)短路，針刺測(cè)試簡(jiǎn)直是“太溫柔”了。

擠壓測(cè)試過(guò)程中，隨著電池變形量的增大，隔膜發(fā)生機(jī)械失效，引起電池內(nèi)部短路，但是擠壓造成的短路點(diǎn)一般具有較大的面積，或者多個(gè)點(diǎn)同時(shí)發(fā)生短路，因此相比于內(nèi)短路，擠壓測(cè)試造成的短路電流也極大的下降【2】，因此擠壓測(cè)試也不能完美的模擬鋰離子電池內(nèi)短路。

可見常見的安全測(cè)試方法并不能很好的模擬鋰離子電池發(fā)生內(nèi)短路的情形，或者說(shuō)考核標(biāo)準(zhǔn)不夠嚴(yán)格。無(wú)論是生產(chǎn)過(guò)程中引入的多余物，還是使用過(guò)程中生成的鋰枝晶，從本質(zhì)來(lái)講，鋰離子電池內(nèi)短路都是由電芯內(nèi)部的多余物（特別是導(dǎo)電多余物）造成的。據(jù)此日本電池協(xié)會(huì)提出了一中模擬鋰離子電池內(nèi)短路的方法，將電芯取出后，在電芯的內(nèi)部放入一小塊金屬塊，然后再放入到電池殼內(nèi)，最后該電池被放入到擠壓設(shè)備上，對(duì)電池進(jìn)行施壓，直到電池發(fā)生內(nèi)短路。該方法能夠較為準(zhǔn)確的模擬鋰離子電池發(fā)生內(nèi)短路的情形，但是由于該方法需要將電池拆開，因此實(shí)際生產(chǎn)中很少采用該方法對(duì)電池進(jìn)行評(píng)估。

其他一些能夠模擬鋰離子電池內(nèi)短路的方法，大多數(shù)也都需要在電池內(nèi)部引入多余物，例如桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在電芯內(nèi)引入Wood’s 金屬（該金屬熔點(diǎn)僅為70攝氏度）多余物，美國(guó)可再生能源國(guó)家實(shí)驗(yàn)室NREL則通過(guò)在電芯內(nèi)引入相變材料來(lái)模擬鋰離子電池內(nèi)短路，總的來(lái)說(shuō)這些方法都需要打開電池，引入多余物，因此在實(shí)際應(yīng)用中都缺少可操作性【3】。

為了解決實(shí)用性的問(wèn)題，美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的Wei Cai等【4】傳統(tǒng)的擠壓測(cè)試參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，使之能夠在鋰離子電池內(nèi)部的兩個(gè)電極之間產(chǎn)生一個(gè)直徑為1-2mm的短路點(diǎn)，并能夠通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)的調(diào)整產(chǎn)生不同尺寸的短路點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)方式如下圖所示。

Wei Cai等提出的內(nèi)短路模擬方法的關(guān)鍵在于停止擠壓的時(shí)機(jī)，下圖是電池電壓分別下降到1.0V（上圖）和3.0V（下圖）時(shí)停止擠壓的圖片，可以看到當(dāng)電池電壓下降到1.0V后，隔膜被燒穿的洞明顯較大，而3.0V截止時(shí)，隔膜被燒穿的洞大約為1-2mm，比較接近實(shí)際內(nèi)短路時(shí)短路點(diǎn)的大小。該方法的主要優(yōu)勢(shì)時(shí)在不破壞電池的前提下，模擬鋰離子電池內(nèi)短路情況，這也極大的提高了該方法的實(shí)用性。

為了更加準(zhǔn)確的模擬鋰離子電池內(nèi)短路的發(fā)生，人們開發(fā)了一種基于蠟的內(nèi)短路器件，蠟的熔點(diǎn)很低只有57℃左右，因此只需要將鋰離子電池加熱到很低的溫度，蠟融化后就可以誘發(fā)鋰離子電池的內(nèi)短路。實(shí)驗(yàn)表明幾乎在將電池加熱到蠟的熔點(diǎn)的同時(shí)，鋰離子電池就發(fā)生了內(nèi)短路，電池溫度快速上升【5】。該方法最大的優(yōu)勢(shì)是最大限度的還原了鋰離子電池真實(shí)的內(nèi)短路的情形，并且該方法還具有簡(jiǎn)單易操作的特性，僅需在制造鋰離子電池時(shí)，在電芯內(nèi)加入該設(shè)備即可，極大的提高了該方法的實(shí)用性。特別是在模擬電池組內(nèi)某只電池內(nèi)短路時(shí)，該方法具幾乎是目前唯一可行的模擬方法。

由于制造缺陷或者是設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致鋰離子電池內(nèi)部存在多余物、鋰枝晶等，是導(dǎo)致鋰離子電池發(fā)生內(nèi)短路最為常見的原因，例如發(fā)生在波士頓的波音公司787夢(mèng)想客機(jī)鋰離子電池起火事件據(jù)信就是由于鋰離子電池在低溫下充電導(dǎo)致鋰枝晶生成，從而導(dǎo)致內(nèi)短路引起的。隨著電動(dòng)汽車的普及，類似的安全事件還會(huì)持續(xù)發(fā)生，如何從設(shè)計(jì)上減輕鋰離子電池在發(fā)生內(nèi)短路時(shí)造成的損失，是我們鋰離子電池設(shè)計(jì)師需要考慮的問(wèn)題，因此對(duì)于鋰離子電池內(nèi)短路的模擬就變的尤為重要，綜合上述介紹，小編認(rèn)為基于蠟的內(nèi)短路設(shè)備（ISCD）是比較可行的方法，該器件可以在鋰離子電池生產(chǎn)的過(guò)程中加入，只需要對(duì)鋰離子電池進(jìn)行較低溫度的加熱就可以誘發(fā)鋰離子電池的內(nèi)短路，因此非常具有實(shí)用性，特別是在模擬電池組中某只電池發(fā)生內(nèi)短路時(shí)，該方法幾乎是目前唯一可行的方法。