近期， “充电宝召回事件”频频登上热搜，该事件的根本原因，就是电芯的自燃问题，罗马仕称 “本次召回的移动电源产品，由于部分电芯原材料来料原因，极少数产品在使用过程中可能存在过热现象，在极端场景下可能产生燃烧风险，存在安全隐患。”安克创新在召回公告中同样提到了“电芯来料”的问题。说“我们发现某供应商部分批次的行业通用电芯，存在未经批准的原材料变更，这可能导致极少数产品在长期循环使用后隔膜绝缘失效，进而引发过热甚至燃烧的安全隐患。”

对该事件的详细过程，本文不再进行过多介绍。笔者主要工作经验在于新能源动力电池和储能电池，对“同行”3C类锂电产品了解较少，对于本次事件，也不敢有过多评论。但是，从本次事件再次被推上风口的“锂离子电池自燃”问题，笔者想发表一些个人观点。但又恐个人经验有限，贻笑大方，就去查找了一些相关文献。不过，电芯内短路相关的文献较少，且大多质量不高，查找到的相对不错的文章有两篇，分别为《锂离子电池内短路形成机理及检测方法综述》（汽车工程学报2023年第4期，下称文献1）和《锂离子电池内短路机理与检测研究进展》（储能科学与技术2018年第6期，电池安全性专刊，下称文献2）。下文将主要结合两篇文章，表达一些自己的看法。

一、内短路类型

文献2将内短路分为“铝-铜”、“正极材料-铜”、“铝-负极材料”和“正极材料-负极材料”四种，并通过模拟实验对四类内短路进行了对比。

通过“记忆合金替代实验”发现：

1）铝-负极材料类型内短路是最危险，最容易引发电芯热失控；集流体铝和铜拥有良好的导电性，负极材料的导电性稍差于集流体，但依然拥有良好的导电性能。因此，这类内短路发生时的短路电阻较小，会产生较大的电流以及焦耳热。同时，负极材料的散热性能较差，导致内短路局部区域热量不断积累，容易触发热失控连锁反应。需要说明的是，据说正极边缘涂陶瓷边（也称AT9）就是基于该理论而设置的；

2）正极材料-负极材料型内短路，是最容易发生的，但由于正极材料的导电性较差，其短路内阻较大，约在KΩ量级。模拟实验中，电芯电压下降缓慢，不会造成电池温升；

3）正极材料-铜型的内短路与2）类似；

4）铝-铜型内短路在模拟实验中均未引发热失控。当记忆合金放置在铜一侧时，出现了熔断现象，即内短路回路中的部分材料由于焦耳热聚集而融化，并切断内短路回路。当记忆合金放在铝一侧时，触发了稳定的内短路，电芯出现明显的温度上升，但未发生热失控。文献2还对“熔断现象”进行了进一步的分析，通过模拟发现，内短路材料的特性对熔断现象的影响尤为显著，锂的熔点只有181℃，远低于铜、铁、铝、镁，短路区域的锂极易发生熔断现象。所以，文章认为“在锂离子电池的全生命周期中，析锂是否会导致内短路，所产生的内短路是否会进一步导致电池热失控，目前尚未得到充分研究”。

二、内短路的演化过程

两篇文章均将内短路导致热失控分为三个阶段，分为早期、中期和后期，如下图所示。在内短路演化过程初期，短路点阻值高，会引起电芯电压缓慢下降，但其产生的热量几乎可以完全被电芯通过散热散去，不会引发明显的温度变化。随着短路点阻值的逐步降低，在中期阶段，内短路电流变大，电芯的压降和温升开始明显。但到了末期阶段，电芯温度达到隔膜的失效温度后，隔膜崩溃会导致正负极发生大面积短路，引起连锁反应，发生热失控。

所以，两篇文章均认为，需要采用有效的监控措施，在前期和中期发现内短路问题，以避免造成更严重的事故。并介绍了多种检测措施，本文不再详述。

三、内短路的诱因

根据两篇文章，电芯内短路的诱因无外乎内部缺陷和滥用两项，滥用又包括机械滥用、热滥用和电滥用。

文献1认为“：内部缺陷主要分为制造过程中的结构变形和制造引发的缺陷两类，结构变形主要发生在电池隔膜与电极上，如隔膜开裂和电极毛刺等；制造引发的缺陷主要指在制造过程中引入异物，包括金属颗粒与非金属颗粒。”

那么按照上述方式，诱因分类如下：

四、关于内短路热失控问题的一些思考

但笔者认为，上述分类过于简单粗暴，可以换种思路进行分类。其中内部缺陷不妨参考医学术语，将其分为“原发缺陷”和“继发缺陷”两种，“原发缺陷”指的是制造过程中的异物或瑕疵导致的直接不良，可以在加工过程中通过Hi-Pot测试，或则K值测试检测出来，亦或可以通过容量/内阻/首次效率等异常体现出来，甚至是在制造过程中直接发生热失控，进而冒烟起火，但均能够被及时隔离并剔除的缺陷。

“继发缺陷”，指的是某些设计或制程缺陷，在生产过程中不能被检测到，甚至在仓储或者使用初始阶段，都未出现异常的“合格品”，在产出后的仓储或使用过程中，历经搁置、充放电循环、颠簸振动等，才能暴露出来的缺陷，这些缺陷有的可能是逐步劣化并显露出来的，也有的可能是突然爆发并快速引起失效的缺陷，前者可以称之为“慢性继发缺陷”，后者可以称之为“急性继发缺陷”。

而滥用，不管是机械滥用，还是电、热滥用，也可以分为异常事故滥用和系统集成缺陷两种。异常事故滥用，是指非正常工况下的滥用情况，比如动力电池遇到严重的车辆交通事故，或者储能系统历经地质灾害等等，这些严重超出了正常使用工况的特殊情况，造成了电池系统的损伤，进而导致了对电芯的滥用；而系统集成缺陷指的是，在正常使用工况下，由于电芯外部（主要是PACK系统内部）的不良，导致电芯被滥用，这种情况可能是PACK加工的缺陷，也可能是PACK设计的缺陷，前者可以称之为“PACK制造缺陷”，后者可以称之为“PACK设计缺陷”。

那么，按照这种方式，内短路的诱因可以进行以下分类：

笔者以为，“原发缺陷”主要影响到的是生产合格率和生产安全。但好在历经多年的发展，国内大多电芯企业的消防设施已经非常完善，员工的安全意识也非常的强，其风险和危害目前已相对可控。

电芯“慢性继发缺陷”，个人认为主要是内部析锂、电解液缺失或卷芯变形等现象，安克说的“极少数产品在长期循环使用后隔膜绝缘失效”，是一种典型的该类缺陷。采用更严格的监控措施，通过管理系统及时识别出异常电芯，确实是一种非常有效的措施。这一点上，对于大型储能系统和车用动力电池，随着AI与新能源技术的结合，笔者认为未来几年有望看到有效的技术进步。但是，对于一些低端应用场景，比如两轮车、三轮车或小型储能产品，其BMS功能简单，大多数制造商又追求极致成本，往往采用一些劣质电芯，是非常危险的一个领域，若无政府强力有效的监管措施，将会出现越来越多的安全事故。

而电芯“急性继发缺陷”，是最危险的一种状态，经常有报道称一些新能源车辆在正常充电、使用，甚至是静止状态，突然发生电池包冒烟起火，且出现事故前，没有任何明显异常。个人认为，这有可能是电芯内部的一些异物颗粒突然发生位置变化，或者是隔膜的某个薄弱点（隔膜本身的薄弱点，或其他问题引发的薄弱点）突然发生失效所致，但这种情况往往会把电芯烧的一塌糊涂，无法分析。两篇文章均提到“内短路问题无法完全避免”，应该主要就在于这一点，只能通过强有力的质量管理体系和制造能力，来降低出现该种现象的概率。值得庆幸的是，随着装备技术的发展，电芯制造的自动化程度越来越高，生产管控越来越严格，近几年电芯产品的质量有了大幅提升。但仍然也有不少企业存在着这样那样的问题，阻碍产品质量的提升。笔者以为业内以下现象是当前的重大隐患：

1）外行管理内行，对电芯安全缺乏认知。有不少电芯企业是由其他领域跨界而来，投资方的人员进入电芯制造领域，直接参与管理，或做“监工”，这类人大多不了解电芯安全的重要性，“瞎指挥”，致使带病电芯流入市场；

2）质量管理体系不完善，或流于形式。大多数电芯企业的质量管理体系不够完善，多为“应审”文件，往往文件与实际执行不符，实际管理漏洞百出；也有相当一部分企业，实际编制技术文件的基层工程师，大多经验不足，对电芯技术了解不全面、不透彻，对质量管理体系不理解，“领导”安排编制文件，就从别的地方找来一份近似的，改一改就交差，一群人随便一评审，就签署下发，实际上难以执行；安普瑞斯更换隔膜事件，就是典型的质量体系不完善，轻易进行设计变更导致的；

3）新体系、新尺寸、新产线的“三新产品”，盲目上马，要争抢“行业第一个量产者”，结果产出的电芯貌似合格，在使用过程中却存在着巨大隐患；前几年某头部电芯企业的高镍电芯频繁起火，就是这类产品的典型案例。当前火热的储能大电芯之争，估计也会造出不少带病电芯。

“异常事故滥用”是不可避免的，也是无法预测的，只能通过提升电芯或系统的安全性来降低发生事故后的危害。小米汽车前一段时间发生的严重交通事故，就是因为出现了“异常事故滥用”，但失效反应又异常剧烈，进而酿成了悲剧。这一点上，有不少企业在大力的推进电芯安全性的提升，或系统安全性的提升，比如研究新型的隔膜，以提升电芯安全性，或者采用新型的隔热材料，阻止热漫延等等。但是，随着电芯能量密度越来越高，单体容量越来越大，实际上电芯的安全性近几年是有下降趋势的（三元电芯的比例越来越低，可以认为是最明显的进步点之一），虽然有些企业号称针刺不起火不爆炸，但实际上车辆起火事件却频繁被报道，这类现象目前在动力电池领域是一个非常普遍的情况，就是宣称的很安全，但往往一出事故，后果就很严重。真希望能少一些花哨的名词，多一些切切实实的安全性技术研究。但是，切实的技术提升，对大多数企业来说，眼前的效益较低，没有那些名词更能带来销量，所以希望政府监管部门能够把安全性切实重视起来，建立起事故分析平台，制定问责机制，公布各企业事故清单，让消费者看到，让大家用脑子去选择，让好好做产品的企业能够有出头之日。

“PACK制造缺陷”和“PACK设计缺陷”引起的电芯滥用，很容易理解，例如电芯预紧力设计不合理，或实际加工预紧力过大，就可能造成使用一段时间后，内部极片或者隔膜被损伤，引发内短路。当然，还有无数的问题点，可能导致PACK中的电芯被机械滥用（受积压或振动冲击），或者过充过放、局部过热等。对于这一点，笔者认为，行业内以下现象，是一个很大的隐患：

1）PACK制造企业门准入门槛低，甚至只有一台半自动激光焊接的企业，就敢去做集装箱式的储能系统；

2）PACK设计粗放，大量的小型PACK制造企业，就简单几个结构工程师做产品开发，PACK设计、验证流程缺失，仿真能力几乎为零；

3）大多数企业的PACK设计人员，均以结构设计为主，往往追求结构上的创新，对电芯的认识不够；

4）第三方PACK企业，频繁更换电芯供应商；因为电芯在整个系统中的成本占比较高，各企业间竞争又很激烈，很多第三方PACK企业为了追求成本，这家电芯便宜用这个，那个说更便宜就用那个，切换的过程中，往往会忽视PACK设计加工与电芯的匹配问题。

五、结语

以上就是对两篇文章的介绍，和笔者的一些思考。希望能够看到整个行业实实在在的技术进步。同时，也希望那些有志于长远发展的企业，能够对电芯安全可靠性更加重视，有电芯研发和制造能力的企业，能够多重视电芯技术人员的意见，重视质量管理体系的提升，不盲目跟风，有条不紊推出新产品。没有电芯研发制造能力的第三方PACK厂，也招聘一些电芯技术人员，或者与第三方技术服务公司合作，做好自己质量管理体系的同时，也做好系统与电芯的匹配，做好电芯供应商及其产品的管控。少出几起安全事故，少烧几辆车，少烧几条船，少一些储能系统火灾。

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