王秉刚（搜狐独家博客）

标签： 新能源汽车 电池 安全性 艾新平   2011-06-03 15:37

王秉刚问：可以不可以说，电池的不安全都可以归到“电池局部温度上升超过该数值”？在电池单体的设计中有那些潜在的导致局部温升的不安全因素，有预防的措施吗？

艾新平答：可以这么认为。大量试验结果已证实，导致正常使用条件下的电池发生爆炸、燃烧等不安全行为的主要原因是电池内部短路。尽管出厂电池全部都通过了电压检测工序，但由于这种内部短路往往是在用户使用过程中形成的，因此非常难以发现和避免。导致内部短路的主要原因有：

（1）、吸附在隔膜表面的导电粉尘：这是导致电池发生内部短路并最终发生不安全行为的最大隐患，电池在正常使用状态下发生的不安全行为大多由此原因引起。当电池装配车间环境控制不利，空气中就不可避免地存在大量极片粉尘和激光焊接造成的金属粉尘。这些漂浮的粉尘有可能通过静电作用吸附在隔膜表面，卷绕时夹杂在正负极之间。夹杂的粉尘有可能给电池生产带来两方面的影响： a、造成电池微短路。这一部分电池可根据搁置后的电池电压发现和剔除，不会流通到用户手中，给用户带来不利影响，仅仅降低了产品成品率；b、粉尘没有完全刺穿隔膜，但存在潜在短路危险。在用户正常使用情况下，随时有可能发生安全性事故，这种情况危害性最大，大多数的安全性事故由此引起。其引发原因是：电池厚度与其荷电态密切相关。随电池充电进行，电池厚度增加，而放电过程中电池厚度逐渐减小。也就是说，每循环一周，电池厚度均要经历一个膨胀收缩过程。在膨胀过程中原先夹杂在正负极之间的导电微粒因受到挤压而可能刺穿隔膜，导致电池发生内部微短路，从而引发安全性事故。

（2）、电池卷芯的正极片和负极片存在错位现象：设计电池极片时，负极的极片宽度往往较正极片宽约0.5mm到1.0mm，其目的是保证电池电芯中负极较与之相对的正极边缘宽约0.25mm到0.5mm，避免电池在充电过程中负极边缘发生析锂现象。但在卷绕时由于极片放置位不准或卷绕过程中纠偏控制不利，导致部分正极边缘较负极宽，出现部分错位现象。这样在充电过程中错位部分的负极边缘容易析出金属锂，造成电池微短路。

（3）、极片有毛刺：如果极片分切时极片边缘存在毛刺，并且在电池生产全过程中并没有造成直接的内部短路，往往因不能被发现而作为合格产品出厂。但在正常使用过程中可能因电池厚度不断膨胀收缩导致毛刺刺透隔膜而发生内部短路，从而引发安全性事故。

（4）、负极表面析锂：正常情况下，为避免负极表面析锂，电池设计时负极片容量往往较正极片高约5％—10％。但由于涂布不均或者负极表面存在空白涂点，往往造成局部正极容量较负极高。这一部分负极表面在充电过程中极易发生金属锂的析出现象，从而有可能造成电池内部短路。此外，电池低温充电，或大电流充电时也非常容易导致负极表面析锂，造成电池内部短路。

（5）、电解液分布不均匀：当电解液分布不均时，直接的后果是导致电极利用率不一致。电解液分布较多的地方，电极表面过利用；而分布较少的地方则利用程度较低。充电时，过利用的负极表面容易析锂，导致电池内部短路，从而引发不安全性事故。

（6）、正极材料纯度不高，含有一些游离的金属杂质。充电时容易溶入到电解液中，并在负极和隔膜表面沉积，导致电池发生短路。典型的现象是，解剖电池后发现隔膜上沉积有许多黑点。目前国产化的磷酸铁锂材料均存在这样的问题。

如果能避免上述问题的发生，就可以有效解决电池的内部短路问题。

（待续）