电池短路判断简介

循环过程中如果出现电压值的突降，则说明电池内部出现了锂枝晶刺穿导致的短路，使正负极直接接触，因此电势差减小。

图1 对称电池硬短路和软短路示意图

需要说明的是，短路过程可以是不可逆的硬短路，之后电压信号表现为不变的低值(接近于0 V)，具体数值取决于循环时施加的电流，由于此时的电池相当于一个电阻，电压值与电流值成线性的正比；短路过程也可以是局部接触引发的软短路，这种短路形式在一定程度上可逆。

图2 对称电池不同状态示意图

软短路时，枝晶在刺穿隔膜后，虽接触到对面电极，但在后续过程中，随着对面电极的溶解，又或者该部分枝晶从电极上脱落，正负两极不再接触，都可表现为短路的恢复。此时电压信号会发生微小的下降，对应正负极之间因枝晶发生的接触瞬间，之后电压会在新的平台上逐渐变化，但不出现明显的突降；甚至可以发生一定程度的电压回升，此后保持稳定变化。如图2所示，从左至右依次为锌对称电池正常状态、硬短路和软短路状态。

图2 锌对称电池不同状态时电压变化

结合上述的短路数据解读，判断锂对称电池是否发生短路，从电压响应曲线上可以直接观察：如果在一个周期内出现明显的电压突降，可认定为短路。根据突降之后的表现，还可区分硬短路和软短路：硬短路的电压突降不可逆，且电压在突降之后为固定值，表现为响应信号呈直线，如果改变电流，电压响应信号随之成正比上升为固定值，且仍为直线(此时电池整体相当于一个定值电阻)；如果是软短路，电压下降的幅度较小，且下降后，电压响应曲线随着充放电过程进行可恢复正常，电压也不表现为固定值。

[注]其他短路判定的方法

1.交流阻抗谱也可以辅助判断电池是否发生短路。建议测试阻抗时温度低一点，以免温度过高导致枝晶溶解断裂，影响阻抗测试

（1）若电池发生硬短路，交流阻抗谱的高频区将有明显的感抗信号，且高频区与x轴的交点值(阻抗实部模)较小，低频区将出现无规律的乱点。

（2）软短路则表现为正常的交流阻抗谱图，但电池的静电电阻明显减小，且电荷转移电阻也减小。由于锂对称电池测试过程中普遍存在活化现象，且锂枝晶生长导致的活性表面增加，电池阻抗的下降也可能是由此造成，因此单独通过交流阻抗谱较难判定软短路，需要结合电池的电压响应信号来说明

2.常用的显微分析，如扫描电镜，虽然可以直观的观察锂枝晶，但受限于展示位点的随机性，无法完全说明整个电极是否在特定的微区发生枝晶生长。除上述常见电化学、材料表征手段外，借助原位光镜也是判断改性是否有效的直接方式。