評估內(nèi)部電池的功能和響應(yīng)是困難的。從本質(zhì)上講，電池是一個封閉的盒子，所以很難看到內(nèi)部發(fā)生了什么，即使關(guān)鍵的外部參數(shù)——終端電壓、電流流和總溫度——很容易測量。研究人員使用了各種復(fù)雜的技術(shù)，包括核磁共振掃描和拉曼光譜，以幫助他們實(shí)時看到內(nèi)部正在發(fā)生的東西，并取得了一些令人印象深刻的結(jié)果。盡管如此，觀察和量化密切相關(guān)的電、化學(xué)和熱事件仍然是一個真正的挑戰(zhàn)。
電池測試還有另一個困難的方面：我們?nèi)绾问冀K如一地引入所需的故障，以便了解電池的“反應(yīng)”(尤其是鋰離子化學(xué)問題及其眾所周知的熱失控和火災(zāi)問題)?
NASA 約翰遜航天中心和能源部國家能源可再生實(shí)驗(yàn)室的研究人員設(shè)計(jì)了一種外觀簡單的專利方法，并正在尋求許可(“用于改進(jìn)電池設(shè)計(jì)的內(nèi)部短路測試裝置”)。當(dāng)然，僅僅因?yàn)樗雌饋砗芎唵尾⒉灰馕吨腔蛘咚苋菀组_發(fā)(如果它真的很簡單，那么，那就更好了。)目標(biāo)是在電池中安裝一個潛在的、靜止的故障可以按需觸發(fā)。
簡而言之，他們構(gòu)建了一個由直徑約 20 毫米的非常薄的銅或鋁盤、銅圓盤、聚乙烯或聚丙烯隔板和 50 微米的蠟層組成的三明治。他們將設(shè)備植入電池中，并通過將電池暴露在更高的溫度下并熔化蠟來產(chǎn)生內(nèi)部短路。(使用不同的蠟配方可以控制觸發(fā)“故障”的溫度。)
這種由鋁和銅制成的多層 20 毫米圓盤帶有插入的可熔絕緣體，可以植入電池中，然后通過熱觸發(fā)產(chǎn)生內(nèi)部短路。
這種蠟被隔板、陰極和陽極吸走，因此剩余的金屬成分可以接觸并產(chǎn)生內(nèi)部短路。當(dāng)然，長達(dá) 16 頁的專利詳細(xì)介紹了完整的構(gòu)造細(xì)節(jié)、應(yīng)用洞察力和事件操作順序。
請注意，該設(shè)備可以放置在電池內(nèi)的任何位置(并且可以與螺旋纏繞和平板電池一起使用)?？晌挥陉帢O和陽極之間;陰極與陰極之間;陽極與正極之間;以及正負(fù)極之間，以及其他位置。每個都為不同類型的內(nèi)部短路提供了測試設(shè)置。甚至可以選擇提供一個小孔，該孔的大小可以調(diào)節(jié)短路電流：較大的孔用于實(shí)心短路或較小的孔用于限制電流。
結(jié)果就是研究人員所說的一種可靠的測試方法，可以安全地測試電池容納裝置的熱失控情況，我對此毫不懷疑。我相信他們已經(jīng)證實(shí)這是一種有效的電池研發(fā)測試技術(shù)。當(dāng)然，這顯然不是用于工廠生產(chǎn)測試中的抽樣，因?yàn)樘砑铀某杀竞惋L(fēng)險大于收益。
盡管如此，與所有測試設(shè)置一樣，存在測試安排對于被測設(shè)備 (DUT) 不可見的事件的問題。在理想情況下，測試設(shè)置不會產(chǎn)生影響，但這通常是不可能的：產(chǎn)品測試通常是海森堡針對原子級事件的不確定性原理的宏觀版本。無論是觀察電池的內(nèi)部實(shí)時運(yùn)行、通過檢測電阻測量負(fù)載電流和該功率、評估射頻功率還是與光子相關(guān)的幾乎任何事情，現(xiàn)實(shí)情況是在不影響 DUT 的情況下獲取數(shù)據(jù)通常是一項(xiàng)主要工作挑戰(zhàn)。
我們是否曾經(jīng)遇到過以功率為中心或其他情況，在這種情況下，唯一實(shí)際的觀察安排可能對 DUT 或系統(tǒng)的不利影響超過我們認(rèn)為可以接受的程度?
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