聚合物鋰電池內(nèi)部短路診斷方法

聚合物鋰電池在制造過程中，采用了正、負(fù)極及電解質(zhì)聚合物膜的多層疊加組合的層壓技術(shù)和軟包裝技術(shù)，該技術(shù)在實際生產(chǎn)中是技術(shù)難題之一，容易使電池內(nèi)部發(fā)生物理接觸而產(chǎn)生短路。這些內(nèi)部短路將導(dǎo)致電芯化成數(shù)據(jù)異常，使電芯性能受到極大的影響，嚴(yán)重時甚至使化成過程中電芯的電充不上去，造成“無電”電芯。那么怎么樣能快速診斷聚合物鋰電池內(nèi)部短路呢？

采用直流測電阻法來判斷聚合物鋰離子電池的內(nèi)部短路情況是一種較簡單、迅速和有效的好方法。

電池在出庫前的質(zhì)量預(yù)測和判定有許多方法，其中電芯的化成曲線和庫存時的自放電測試是兩種最常見的方法。

聚合物鋰離子電池內(nèi)部短路有兩種形式：一種是由電芯在層壓和軟包裝過程中，陰陽極的集流體突破電解質(zhì)隔膜，發(fā)生物理接觸而形成短路，稱之為物理短路：另一種是電芯在充放電循環(huán)過程中，由于電極活性材料和電解質(zhì)隔膜材料自身起了化學(xué)變化而引起的局部電子導(dǎo)通，稱之為化學(xué)短路。

這兩種短路所引起的一些電池表象是相同的，如：電芯化成曲線異常、電池自放電大、電池鼓氣以及放電容量和充放電效率不高等。但由于兩者的短路機(jī)理不一樣，因此對電池的影響程度是不同的。一般而言，電池內(nèi)部發(fā)生了化學(xué)短路，電池的各項性能不僅表現(xiàn)異常，而且隨著電池的使用，電池的各項性能還可能較快地惡化；而物理短路則不同，電池的活性材料及電解質(zhì)膜等關(guān)鍵性因素沒有起變化，當(dāng)物理短路不嚴(yán)重時，電池的電化學(xué)反應(yīng)基本不變，化成時因有一部分電流通過內(nèi)部物理接觸短路而流失，使得電芯活性物質(zhì)的實際電流密度與化成工藝預(yù)期達(dá)到的目的不同而造成化成異常；存放、使用過程中，因內(nèi)部存在回路而使電池自放電大和放電容量小、充放電效率低。如果物理短路足夠小，這種測得的電池“異?！睂﹄姵氐氖褂糜绊懢蜁O小。當(dāng)物理短路嚴(yán)重時，大量的電流在電池內(nèi)部被“流失”，電芯將充不上電；如果這種現(xiàn)象發(fā)生在化成之后，由于短路過熱使電池內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)機(jī)制發(fā)生變化，電池有可能會產(chǎn)生鼓氣等現(xiàn)象。

直流測電阻診斷聚合物鋰電池內(nèi)部短路的基本原理

一般而言，電芯的歐姆內(nèi)阻應(yīng)采用交流法測試，如頻率為100~1000Hz等，用直流法不能得出電芯的實際歐姆內(nèi)阻。眾所周知，電池的電路分為兩部分，一部分為電池的外電路，它是電子的良導(dǎo)體和離子的絕緣體；另一部分是電池的內(nèi)電路，它是離子的良導(dǎo)體和電子的不良導(dǎo)體。對聚合物鋰離子電池而言，電池的內(nèi)部是電子的絕緣體。用直流法測聚合物鋰離子電池的內(nèi)阻時，只有當(dāng)電池內(nèi)部有電子流時，才能測出其內(nèi)阻，否則，電池的內(nèi)阻將顯示為“無窮大”。如果電池是正常的好電池，那么用直流法測其內(nèi)阻時，由于電池的內(nèi)部是電子的絕緣體而無法構(gòu)成導(dǎo)通回路，直流計將顯示其內(nèi)阻是“無窮大”；反之，如果電池內(nèi)部存在著物理短路（接觸短路）現(xiàn)象，電子將經(jīng)由物理短路部位而導(dǎo)通，直流計將顯示出電池的內(nèi)阻值。根據(jù)直流計所測得的電池“內(nèi)阻”值，就可用于判斷電芯的內(nèi)部短路情況及性質(zhì)。