锂离子电池内部短路重要的原因分析

锂离子电池巨头索尼公司的锂离子电池造成数起戴尔牌笔记本电脑爆炸起火，引起美、日官方的重視。稍后，尽管采用了非常安全的A123磷酸铁锂离子电池，美国的丰田普锐斯混合动力汽车经第三方改装后在行驶时烧毁。2011年，在杭州、上海及深圳都有新能源出租车及大巴烧毁事件。

显然，即使采用锂离子电池家族中最安全的磷酸铁锂体系，依然无法防止安全事故的发生。

从化学原理上进行分析，锂离子电池的安全性比汽油还差。汽油储存在密闭的金属容器内，假如不同时发生泄漏（汽油和空气接触）和遇到明火（或者火星，引发用途）这两个条件，是非常安全的；而锂离子电池的能量则储存于一层薄薄的隔膜两侧，氧化剂（正极活性物质）、还原剂（负极活性物质）在发生内部短路（引发用途）的情况下，将同时发生剧烈的化学反应和电化学反应，急剧发热，并可能起火、燃烧、爆炸，关于有机溶剂体系的锂离子电池来说就更容易燃烧一些。

在锂离子电池的众多失效模式中，单体电池内部短路无疑危害最大，最难以预测和分析，没有办法通过外部控制电路来进行保护。内部短路造成的高温、高阻、还很容易造成电池组的连锁反应。

目前广泛认为单体电池内部短路的原因可能有：

1）吸附在隔膜表面或者单体电池壳体顶部、底部的粉尘。制造环境、工艺控制不良的情况下，会形成大量的正/负极片粉尘和焊接引起的金属粉尘，并通过静电用途吸附在隔膜表面。极片本身不够光滑，粉体粘结强度不够，本身也会造成这种问题。

2）卷绕/叠片时形成的正/负极片错位。

3）金属焊点、极片边缘有毛刺。

4）隔膜两侧形成锂枝晶，由于不均匀反应造成的局部电化学反应或过充电而形成锂枝晶。

5）电解液分布不均匀造成正/负极片利用率不一致。

6）材料本身的问题。材料纯度不高、与电解液相容性不好、正极金属材料不耐高电压、负极金属材料与锂形成合金，都可能形成杂质沉积或锂枝晶。