电芯防“外短路”设计一览

1.绝缘封装

①高强度绝缘壳体/外包装：使用阻燃塑料（如PC, PP）、金属壳体+绝缘涂层或铝塑膜，提供物理保护和电气绝缘。
②可靠的密封：确保顶盖（金属壳）或封边（软包）的密封性，防止外部湿气、异物侵入，同时保证内部绝缘。
③绝缘片/青稞纸：在电芯内部或外部关键部位（如顶盖下方、极柱周围）使用绝缘材料进行隔离。

2.顶盖组件安全设计

①防爆阀：当内部压力异常升高时（可能由短路产气引发），防爆阀按设计压力破裂泄压，防止爆炸。泄压方向需安全设计。
②翻转片/Current Interrupt Device：当内部压力升高到一定程度，或温度过高时，CID会物理断开电流回路，阻止进一步的能量输入和热失控发展。
③绝缘密封圈：确保极柱与顶盖金属壳体之间的可靠绝缘。
④正负极柱间距设计：保证足够的爬电距离和电气间隙，防止外部异物搭接或电解液爬电导致短路。

3.电池管理系统保护

①短路检测与快速关断：BMS实时监测电流，一旦检测到电流在极短时间内超过安全阈值（即外部短路），立即控制主回路继电器/接触器断开电路(通常在毫秒级响应)。
②硬件熔断保护：在主回路中串联保险丝或使用电子保险，在BMS失效或超大短路电流情况下提供最后的硬件保护。
③PTC保护：在电芯或模组层面使用正温度系数器件，当电流过大温度升高时，PTC电阻急剧增大限制电流。

4.制造与检测技术

1.高精度制造工艺控制：涂布厚度/面密度均匀性控制、辊压厚度/密度控制、卷绕/叠片对齐度控制、注液量控制、化成/老化工艺优化等，确保电芯内部结构的一致性，减少局部缺陷风险。
2.高灵敏度在线检测：
①X-Ray检测：用于检测电芯内部异物、极片对齐度、卷绕/叠片质量、焊接质量等。
②在线电性能测试：OCV测试、ACIR测试等，筛选出存在微短路(自放电过大)的电芯
③自放电筛选：通过长时间搁置或高温加速老化，精确测量电压降，剔除存在潜在微短路缺陷的电芯。这是发现内部微小缺陷的最有效手段之一。
④外观自动检测：检查壳体损伤、变形、极柱绝缘等。