锂动力电池若内部或外部发生短路，将触发热失控，其寿命将终止
（1）内部短路
内部短路即锂动力电池内部的正负极直接接触，当然接触的程度不同，引发的后续反应也差别很大。引起锂动力电池内部短路主要因素有:
1）隔膜表面导电粉尘、正负极错位、极片毛刺和电解液分布不均等工艺因素。
2）材料中金属杂质。
3）低温充电、大电流充电、负极性能衰减过快导致负极表面析锂，振动或碰撞等。
4）由机械和热量滥用引起的大规模内部短路。
锂动力电池的内部短路若是源于制造过程中的缺陷，这种内短路是缓慢发生的，需要几天甚至几个月才会发展成为自发的内部短路，长时间孕育过程中的机制相当复杂，时间非常长，而且不知道它什么时候会出现热失控。锂动力电池自行发展的内部短路，程度比较轻微，它产生的热量很少，不会立即触发TR（热失控温度TR）。
锂动力电池的内部短路若是源于机械和热量滥用，则内部短路将直接触发TR，能量释放速率，随着隔膜断裂的程度以及从内部短路到TR的时间长短而变化。
要解决锂动力电池内短路问题，首先提高制造工艺，减少锂动力电池制造中的杂质，在成组时优化选择锂动力电池及锂动力电池单体容量；对锂动力电池的内短路进行安全预测，在没有发生热失控之前，要找到有内短路的锂动力电池单体。这意味着必须要找到动力电池单体的特征参数，这可从一致性着手。
若锂动力电池单体不一致，其内阻就一定不一致，只要找到中间有变异的锂动力电池单体，就可以将其辨别出来。具体而言，正常的一个锂动力电池的等效电路和发生了微短路的等效电路，方程的形式实际上是一样的，只不过正常锂动力电池单体与微短路的锂动力电池单体的参数不一样。可以针对这些参数来进行研究，看其在短路变化中的一些特征。
锂动力电池内部短路的特征之一就是内短路的锂动力电池单体的端电势低，其内阻跟其他正常的锂动力电池单体有差异。在测出每个锂动力电池单体的电压、电流后，利用这些数据可把每个锂动力电池单体的内阻预估出来。再把锂动力电池单体的参数全部预估出来后，根据参数的变化，便可以判断其一致性是否发生了显著性变化。
（2）外部短路
锂动力电池的外部短路可能源于汽车碰撞引起的变形，浸水，导体污染或维护期间的电击等。从锂动力电池的外部短路到热失控，中间的重要环节是温度过高。当外部短路产生的热量无法很好地散去时，锂动力电池温度才会上升，高温触发热失控。因此，切断短路电流或者散去多余热量都是抑制外短路产生进一步危害的方法。
在实际车辆运行中，发生外部短路的概率很低，因整车系统装配有熔断器和锂动力电池管理系统BMS，锂动力电池能承受短时间的大电流冲击。在极限情况下，短路点越过整车熔断器，同时BMS失效，较长时间的外部短路一般会导致电路中的连接薄弱点烧毁，很少导致锂动力电池发生热失控事件。
锂电池技术关键突破：水淹火烧重击短路都不炸！三星看了会沉默
晓查 郭一璞 发自 凹非寺量子位 报道 | 公众号 QbitAI
Bong！
锂电池爆炸，真是太危险了。
小则损伤财物，大则影响生命安全。
但是，谁让它能量密度大呢？总不能为了玩手机，扛个铅酸电池出门吧。
然而现在，情况有了转机。
约翰霍普金斯大学应用物理实验室科学家Konstantinos Gerasopoulo的团队，创造了一种新的锂电池。
在保持性能的前提下，这种新电池不怕水泡、不怕火烧、不怕折叠或重击，甚至能像纸片一样随意裁剪随意折叠，即使短路也还能继续使用。
要是它能普及，你可能就再也看不到“xx品牌手机爆炸”的新闻了。
这简直是消费电子行业大救星，机场安检人员的福报啊。
甚至，连一向严肃的媒体《连线》都用了“Invincible”无敌这个词来评价它。
短路折叠水淹火烧撞击都不怕
这种新的锂电池最逆天的属性，就是：
耐操 。
首先，普通电池一旦被短路，报废算好的，没爆炸着火都是福大命大。
但这种新电池，短路之后，你把它短路的地方断开，它不仅不会发生危险，甚至还能继续充放电循环将近100小时。
简直是原地满血复活啊！
而且，在地球上的绝大多数恶劣环境下，这种新电池都能撑得住，不仅不会像传统锂电池一样爆炸，能保证安全；甚至还能继续工作供电。
比如说，被折叠的时候，它本来就是软的，你可以随便玩弄，把它团成球、搓成卷，设置成任何形状，甚至装在衣服里面都没问题。
而且，这种新电池也不怕外部破坏，用剪刀剪掉一块，再放进盐水里，它不会被剪坏，还耐腐蚀，仍然可以供电。
既然不怕盐水，那把它装在用于水下的探测设备里也是十分可行的了。
甚至，在模拟弹道撞击的实验里，电池依然能保证运行。
这就再也不用担心电池跌落或者遭到撞击时着火了，有了这个特性，它将来或许能用在军事设施上，成为即使在枪林弹雨中可以运转的设备。
甚至你简单粗暴的直接放火烧也没啥问题。
研究人员直接把电池烧焦，然后把烧焦的部分剪下来，剩下的部分还能持续使用100小时。
不怕水，不怕火，不怕撞击，不怕短路，真是打不死的小强。
核心秘密在哪里？
那么，为什么这款电池这么强悍，还不会起火爆炸呢？
造成传统锂电池起火最重要的一个原因就是电解质。
由于锂的活性很高，使用锂离子的电池的时候，我们需要将正负极分离开。如果它们之间的隔膜受到外力作用被刺穿，将会造成短路。
而锂电池的电解质一般是易燃有毒的有机溶剂，很快在短路产生的巨大热量下燃烧起来。
为了防止锂电池起火，科学家们想出了各种方法，比如不可燃的水代替有机电解质，代价却是损失电池的性能。
用水做电解质的锂电池电压低、能量密度低，一般电压不超过2V，能量密度不超过70Wh/kg。原因就在于电池的水实在太多了。所以如何降低这种电池中的水含量成了关键问题。
近年来，科学家们发现了一种在水中溶剂度极高的锂盐，叫做“双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂”（LiTFSI），可以将电池的稳定放电窗口提高到3.0V。
由于溶液中盐的含量甚至超过了水，所以被叫做“盐包水”电池（WiS或WiBS）。
来自约翰霍普金斯大学的科学家们发现，还可以进一步突破“盐包水”电池的极限。他们把锂盐溶液放在一种聚丙烯酸类的凝胶中。
用一种凝胶的物质巧妙地解决了这个问题。
聚丙烯酸是一种特别能“藏水”的聚合物，在生活中也很常见，我们玩的彩色吸水珠，主要成分就是它。
当然，电池里的物质不是吸水珠，而是由聚丙烯酸酯为前体，用紫外光照射使之聚合，生成的MPEGA和PEGDA交联体。
由于这种物质中含有大量的羟基，可以把锂盐水溶液锁在其中。
将凝胶电池进一步处理后得到的浓缩凝胶盐包水电池（C-W-GPE）的问题放电窗口已经达到了4.1V，和我们现在手机普遍使用的电池相当。
应用还待落地
当然，还没到马上应用的时候。
这种新型电池，还需要进一步的技术提升，因为现在只能充放电循环100次，研究人员们准备调整一下电解质来解决这个问题。
有意思的是，就在2019年，锂电池的发明者Goodenough——“棒的很”老爷子，也获得了2019年诺贝尔奖。
但是在锂电池进化的这条道路上，我们还有很长的路要走。
光是正极材料就有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等，每种材料的安全性、寿命、能量密度各有不同，不同厂家都在发展自己的技术。
针对锂电池的安全性就有不同的解决方案，JHU的这种方法并非着眼于正负极材料，而是将电解质换成安全性更高的凝胶，更难能可贵的是电池在经历各种破坏时也不会发生危险，甚至之后还能正常使用……
这就给广大依赖锂电池的产品和设备，带来了福音。
特别是电动车，锂电池的“安全感”，始终是车主和乘客最担心的环节。
但现在，一切开始不同了。
你期待吗？
— 完 —
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