启动电池测试短路故障

评估内部电池的功能和响应是困难的。从本质上讲，电池是一个封闭的盒子，所以很难看到内部发生了什么，即使关键的外部参数——终端电压、电流流和总温度——很容易测量。研究人员使用了各种复杂的技术，包括核磁共振扫描和拉曼光谱，以帮助他们实时看到内部正在发生的东西，并取得了一些令人印象深刻的结果。尽管如此，观察和量化密切相关的电、化学和热事件仍然是一个真正的挑战。

电池测试还有另一个困难的方面：我们如何始终如一地引入所需的故障，以便了解电池的“反应”(尤其是锂离子化学问题及其众所周知的热失控和火灾问题)?

NASA 约翰逊航天中心和能源部国家能源可再生实验室的研究人员设计了一种外观简单的专利方法，并正在寻求许可(“用于改进电池设计的内部短路测试装置”)。当然，仅仅因为它看起来很简单并不意味着它是或者它很容易开发(如果它真的很简单，那么，那就更好了。)目标是在电池中安装一个潜在的、静止的故障可以按需触发。

简而言之，他们构建了一个由直径约 20 毫米的非常薄的铜或铝盘、铜圆盘、聚乙烯或聚丙烯隔板和 50 微米的蜡层组成的三明治。他们将设备植入电池中，并通过将电池暴露在更高的温度下并熔化蜡来产生内部短路。(使用不同的蜡配方可以控制触发“故障”的温度。)

这种由铝和铜制成的多层 20 毫米圆盘带有插入的可熔绝缘体，可以植入电池中，然后通过热触发产生内部短路。

这种蜡被隔板、阴极和阳极吸走，因此剩余的金属成分可以接触并产生内部短路。当然，长达 16 页的专利详细介绍了完整的构造细节、应用洞察力和事件操作顺序。

请注意，该设备可以放置在电池内的任何位置(并且可以与螺旋缠绕和平板电池一起使用)。可位于阴极和阳极之间;阴极与阴极之间;阳极与正极之间;以及正负极之间，以及其他位置。每个都为不同类型的内部短路提供了测试设置。甚至可以选择提供一个小孔，该孔的大小可以调节短路电流：较大的孔用于实心短路或较小的孔用于限制电流。

结果就是研究人员所说的一种可靠的测试方法，可以安全地测试电池容纳装置的热失控情况，我对此毫不怀疑。我相信他们已经证实这是一种有效的电池研发测试技术。当然，这显然不是用于工厂生产测试中的抽样，因为添加它的成本和风险大于收益。

尽管如此，与所有测试设置一样，存在测试安排对于被测设备 (DUT) 不可见的事件的问题。在理想情况下，测试设置不会产生影响，但这通常是不可能的：产品测试通常是海森堡针对原子级事件的不确定性原理的宏观版本。无论是观察电池的内部实时运行、通过检测电阻测量负载电流和该功率、评估射频功率还是与光子相关的几乎任何事情，现实情况是在不影响 DUT 的情况下获取数据通常是一项主要工作挑战。

我们是否曾经遇到过以功率为中心或其他情况，在这种情况下，唯一实际的观察安排可能对 DUT 或系统的不利影响超过我们认为可以接受的程度?