評估內部電池的功能和響應是困難的。從本質上講，電池是一個封閉的盒子，所以很難看到內部發(fā)生了什么，即使關鍵的外部參數——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雜的技術，包括核磁共振掃描和拉曼光譜，以幫助他們實時看到內部正在發(fā)生的東西，并取得了一些令人印象深刻的結果。盡管如此，觀察和量化密切相關的電、化學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：我們如何始終如一地引入所需的故障，以便了解電池的“反應”(尤其是鋰離子化學問題及其眾所周知的熱失控和火災問題)?

NASA 約翰遜航天中心和能源部國家能源可再生實驗室的研究人員設計了一種外觀簡單的專利方法，并正在尋求許可(“用于改進電池設計的內部短路測試裝置”)。當然，僅僅因為它看起來很簡單并不意味著它是或者它很容易開發(fā)(如果它真的很簡單，那么，那就更好了。)目標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生內部短路。(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)產生內部短路。

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生內部短路。當然，長達 16 頁的專利詳細介紹了完整的構造細節(jié)、應用洞察力和事件操作順序。

請注意，該設備可以放置在電池內的任何位置(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;以及正負極之間，以及其他位置。每個都為不同類型的內部短路提供了測試設置。甚至可以選擇提供一個小孔，該孔的大小可以調節(jié)短路電流：較大的孔用于實心短路或較小的孔用于限制電流。

結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。我相信他們已經證實這是一種有效的電池研發(fā)測試技術。當然，這顯然不是用于工廠生產測試中的抽樣，因為添加它的成本和風險大于收益。

盡管如此，與所有測試設置一樣，存在測試安排對于被測設備 (DUT) 不可見的事件的問題。在理想情況下，測試設置不會產生影響，但這通常是不可能的：產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部實時運行、通過檢測電阻測量負載電流和該功率、評估射頻功率還是與光子相關的幾乎任何事情，現(xiàn)實情況是在不影響 DUT 的情況下獲取數據通常是一項主要工作挑戰(zhàn)。

我們是否曾經遇到過以功率為中心或其他情況，在這種情況下，唯一實際的觀察安排可能對 DUT 或系統(tǒng)的不利影響超過我們認為可以接受的程度?