大家好！我是不言，这是我的第179篇原创文章。 今天来聊一聊锂离子电池包常见的失效模式：动态压差大而静态压差正常。

动态压差大而静态压差正常，本质是极化效应与缺陷动态响应的叠加。本文解析欧姆/浓差极化放大、微短路激活（ΔU<0）及测量机制差异三大成因。

1. 动态电压差与静态电压差的定义

静态电压差：指电池在静置状态（无电流）下的电压差异，通常通过开路电压（OCV）测量。

例如：电池充电后搁置20分钟，测量电压U2，反映电池内部无电流时的电压稳定性。静态搁置电压（U）用于检测电池自放电或内部微短路（如隔膜穿孔），表现为电压偏低且离散。

静态电压差反映的是电池内部缓慢的副反应（如自放电），与时间相关，测量时需长时间静置（如24小时）。产线上常规的K值测试就是测量的静态电压差。

正常电池静态电压一致性高（如A组电压集中），而缺陷电池（如B、C、D组）电压离散或偏低。

不同实验组别电池静态搁置电压U2分布

动态电压差：指电池在充放电过程中（有电流通过）的实时电压波动，通常通过ΔU（当前电压与前次电压的差值）表征。例如：

指电池在充放电过程中，实时监测相邻时间点的电压变化值：

如果ΔU＜0，则表明电压下降，说明电芯存在内部微短路或异物刺穿隔膜。

动态电压差受电流、温度、荷电状态（SOC）等因素影响，响应时间短（毫秒级）。

2. 为什么会有动态电压差大而静态电压差正常的现象？

这种现象通常由电池的极化效应和内部缺陷的动态响应特性导致。

2.1 根本原因：缺陷在动态工况下被激活

静态时缺陷隐匿： 电池搁置时无电流，内部微短路点（如金属异物、粉尘颗粒）未形成有效电流通路，电压表现正常。

动态时缺陷暴露： 充电时电流通过电池，导致下面2个异常：

（1）极片膨胀挤压缺陷点：充电时负极膨胀（厚度增加10%~20%），挤压隔膜，使内部异物（如金属屑）刺穿隔膜形成微短路。

（2）ΔU＜0现象：微短路点消耗电流，导致电压瞬时下降（ΔU＜0），动态电压差增大。

电池充电过程中的ΔU分布

2.2 具体失效机理2.2.1 极化效应在动态过程中的放大

欧姆极化：大电流充放电时，电池内阻（如电极材料、电解液电阻）会导致电压瞬时下降（IR降）。动态电压差会显著增大，但静置后内阻效应消失，电压恢复（静态电压差正常）。

电化学极化与浓差极化：动态过程中，锂离子在电极/电解液界面的迁移延迟（电化学极化）或浓度梯度（浓差极化）会导致电压波动。静态时离子扩散平衡，极化消失。

2.2.2 内部缺陷的动态敏感性

微短路或异物缺陷：某些缺陷（如金属颗粒、隔膜微孔）在动态电流下会引发瞬时微短路，导致ΔU异常（如ΔU < 0），但静置时因无电流通过，缺陷不活跃，静态电压正常。

材料特性变化：低温或高倍率条件下，负极析锂、SEI膜增厚等问题在动态过程中加剧，导致电压波动，但静置后电压恢复。

隔膜损伤的时变性：异物（如金属颗粒）在充电初期可能未完全刺穿隔膜，静态时隔膜自修复，动态时电流加剧损伤。

2.2.3 测量机制差异

动态测量：反映实时工况下的瞬态响应（如充放电脉冲），对电池内阻、极化敏感。

静态测量：反映热力学平衡状态，仅与SOC相关，不受瞬时内阻影响。

3. 总结

动态电压差大、静态正常的根本原因是：动态过程放大了电池的瞬态缺陷（如极化、微短路），而静态测量反映的是平衡状态，缺陷未被激活或缓慢作用。

工程意义：动态电压差是早期故障（如析锂、微短路）的敏感指标，而静态电压差更适用于检测长期自放电问题。两者结合可全面评估电池健康状态。

以上内容均为本人日常工作，交流，阅读文献所得，由于本人能力有限，文中阐述观点难免会有疏漏，欢迎业内同仁积极交流，共同进步！

参考资料：

1.低温环境下锂离子电池的失效机制研究，李珂

2.锂离子电池电化学-热耦合建模研究，马思民

3.动力锂离子电池制备工艺一致性影响研究，罗雨

4.内部缺陷锂离子电池的筛选方法，郑留群

       原文标题 : 动态压差大而静态正常？锂电池包的“瞬态失效”谜题