金属异物缺陷演化特性及其对产线K值的影响机制

电池制造过程出现的缺陷问题会极大影响电池产品的安全性等，其中产线金属异物侵入可能导致自发性内短路甚至引发热失控，然而目前关于在电池内部的演化机理及相应的外在表征的研究较少，尤其是针对微小金属异物的研究。因此本研究在电池中植入百微米直径铜颗粒，模拟产线金属异物侵入形成缺陷电池，分析了缺陷电池内短路电流特征，拆解研究了内短路区域的微观结构，通过模型仿真了内短路区域的电位分布，综合解释了缺陷对产线关键检测指标K值（电压下降率）的影响规律与机制，并在实际试制线大容量电池上进行了验证。相关研究成果可用于提高产线缺陷检出率，预防潜在的安全事故。研究结果表明，铜颗粒等金属异物侵入电池后，可能导致正极-颗粒-负极和正极-负极两种模式的内短路，内短路电流在正极中产生的电位梯度可抑制颗粒的进一步溶解，从而使得在K值测试条件下的两种内短路模式均会达到平衡状态。两种模式的内短路程度相近，内短路电流处在0.1～1 mA量级。相同的内短路电流对于不同容量单体的K值影响不同，产线上为保证检测效果，随着电池产品容量的增加，K值检测阈值及正常电池的基准值需要相应降低。