锂电池内短路与外短路的区别
锂电池的短路分为内短路和外短路两种。但有不少人还搞不清二者的区别,本文将从二者的定义、成因、表现、预防四大方面浅要解析。
一.定义
内短路:锂电池内短路是指电池内部正负极之间形成低阻抗导电通路的异常状态。
外短路:当电池外部正负极遭遇导体介入时,短路现象随即发生。
二. 成因
内短路:在正常工作条件下,锂离子电池内部的隔膜作为关键绝缘部件,可有效隔绝正负极材料。然而,当电池发生过充电时,负极表面会发生锂金属沉积并形成锂枝晶,随着锂枝晶不断生长穿透隔膜;或在热滥用情况下,隔膜材料因高温发生熔融收缩导致绝缘失效;亦或是在过放电过程中,正极材料结构崩塌产生尖锐碎屑刺穿隔膜,均会致使正负极之间直接导通,进而引发内短路故障。
外短路:金属工具意外触碰正负极、含有导电离子的液体(如雨水、电解液)渗入电极缝隙,或是在电池组装过程中金属碎屑残留并搭连两极,都可能导致外部短路。这种短路过程类似用铁丝直接捆住电池正负极,瞬间形成低电阻导电通路,使得电流绕过正常负载,在极短时间内产生大量热量,严重时可能引发电池鼓包、冒烟甚至起火。
三.表现
内短路:在锂电池内短路初期,由于短路电流较小且热量处于缓慢积累阶段,电池外观及性能参数可能无显著变化。伴随内部阻抗持续下降,短路电流逐渐增大,致使电池内部温度呈现非线性上升趋势,典型表现为设备处于闲置状态时出现异常温升现象。当温度达到临界值触发热失控反应,电池将迅速释放大量热量,引发剧烈的链式反应,最终导致燃烧或爆炸等安全事故。
外短路:当短路发生时,电池内部或外部会瞬间形成低阻抗通路,产生远超正常工作电流数倍甚至数十倍的大电流。在欧姆定律作用下,大电流通过电池内部或外部的电阻,将电能迅速转化为热能,致使电池温度急剧上升,外壳表面温度在数秒内可飙升至数百摄氏度,肉眼可见白烟从缝隙中不断涌出。若短路未及时阻断,电池内部压力会因电解液汽化、隔膜融化等副反应急剧增加,当压力超过电池外壳承受极限,便会引发剧烈。
四. 预防
内短路:控制制成的金属碎屑毛刺等,优化材料体系设计。且在使用终端要避免过充过放电。
外短路:针对外短路需要“筑高墙”,要注意外壳防护和场景管控。
小结:总之,锂电池内短路就是电芯内部发生破损失效,致使正负极电极在电池内部形成直接电连接通路。外短路多因电池使用环境潮湿、金属异物接触或人为误操作等外部意外导致。内短路是“内部故障”,外短路是“外部意外”。
