随着锂离子电池在新能源汽车、储能电站、消费电子领域大规模应用，电池热失控安全风险愈发受到行业重视。区别于常规外部短路、针刺挤压测试，
电池强制内部短路试验机可可控、可复现地触发电芯内部短路，模拟隔膜破损、杂质刺穿、极片错位等真实失效场景，是电芯安全机理研究、配方开发、样品认证的核心测试设备。本文阐述强制内部短路试验原理、设备架构、安全设计、关键技术要点以及行业应用价值，为电池实验室设备选型、测试方案搭建提供参考。
一、引言
锂电池热失控源头大多起始于内部短路。电芯生产过程混入金属杂质、充放电循环隔膜老化、机械挤压变形、热滥用等，都会造成正负极直接接触，形成内部短路通道。内部短路具有隐蔽性强、发展不可预测的特点，外部短路试验无法还原该类失效模式。
国内外锂电池安全标准、车企与储能企业内部规范，均逐步引入可控强制内部短路测试项目，要求验证电芯在内短路触发后，是否发生起火、爆炸、持续热蔓延。该试验机通过机械穿刺、记忆合金触发等方式，精准控制触发时机、触发力度与环境温度，实现标准化、可重复的内短路试验，采集电压、温度、压力、力值时序数据，评估电芯热失控敏感性。
二、强制内部短路试验基本原理与标准依据
强制内部短路（FISC，ForcedInternalShortCircuit）核心目标：可控地在电芯内部建立低阻短路回路，同时全程监测电芯响应行为，区别于随机、不可控的意外短路。主流实现路线分为两类：一类是伺服机械穿刺式，由精密伺服机构带动探针按设定速度、压力刺穿隔膜，形成内部短接；另一类是记忆合金触发式，将内置触发元件植入电芯内部，通过升温驱动记忆合金形变刺破隔膜，实现内短路触发，更贴近电芯内部杂质诱发短路的真实工况。
测试过程全程采集多维度信号：电芯端电压、多点表面温度、内部压力、穿刺力值，记录从短路触发到热失控、或者自熄灭的完整时序曲线，用于判定样品是否起火爆炸、热失控触发阈值、产热速率。
三、系统组成
该试验机整体由防爆试验腔体、伺服执行单元、温控系统、多通道数据采集模块、PLC+触摸屏控制系统、安全防护与尾气处理模块**六大单元构成，整机采用模块化设计，兼顾试验安全性、控制精度与易用性。
1.防爆腔体结构
腔体内部采用304不锈钢材质，耐电解液腐蚀、便于清洁；双层防爆结构，配置防爆泄压口，一旦电芯发生爆燃，压力可定向释放，避免腔体变形碎裂。腔体配备电磁门锁联锁功能，试验运行期间舱门强制锁定，杜绝人员误操作；腔体预留观察视窗，可直观记录试验现象，配套高清摄像接口，同步录制试验视频。针对电解液挥发、燃烧烟气风险，集成独立排风净化系统，试验后自动抽取腔体内有害废气，保障实验室环境安全。
2.伺服驱动触发单元
采用伺服压力驱动结构，可精准设定穿刺速度、保持压力、保压时间，力值闭环控制，避免冲击力波动造成测试离散性。可根据样品更换定制工装夹具，适配软包电芯、方形电芯、圆柱电芯固定，保证穿刺点位稳定。
3.高低温温控系统（温控款机型）
集成独立温湿度调控模块，可模拟不同环境温度下的内短路试验，实现低温、常温、高温多工况测试，研究环境温度对内短路热失控演化的影响。腔体内温度均匀度控制严格，消除局部温差带来的试验误差，满足材料在不同使用场景下的安全评估。
4.高速数据采集系统
多通道同步采集，支持毫秒级采样，同步记录电压、多路热电偶温度、压力、穿刺力等参数，实时在触摸屏绘制曲线；测试数据自动存储，支持U盘导出、电脑端软件读取，数据文件带样品编号、测试条件、时间戳，满足CNAS实验室数据追溯、内审体系要求。
5.智能控制单元
整机以PLC为控制核心，搭配工业触摸屏，操作流程程序化。操作人员可提前编辑试验流程：升温段、触发等待段、保压段、后观测段，设定各项保护阈值（超温、超压、电压突变保护），参数权限分级管理，防止误改试验方案。具备异常自动停机、声光报警功能。
6.多重安全保护体系
除舱门联锁、防爆泄压外，集成超温保护、过载保护、漏电保护、烟雾监测联动保护。所有电路走线做阻燃隔离设计，将电池内短路高风险试验的安全风险降到可控范围，这也是简户电池安全试验设备重点优化方向。
四、设备核心技术优势
1.试验重复性高
内短路试验最大难点就是一致性差。简户机型依靠伺服闭环力控、稳定温控、标准化工装，消除人为操作差异，同批次电芯在相同条件下测试，热失控触发时间、温度曲线离散度可控，便于研发人员对比不同隔膜、正极材料、电解液配方的安全差异。
2.一机多用，拓展性强
设备硬件平台预留接口，在强制内部短路基础上，可根据客户需求拓展针刺、挤压等测试功能；同时简户配套电池外部短路试验机、重物冲击试验机、高低温防爆箱等系列电池安全设备，方便客户搭建整套电池安全实验室，统一软件平台与数据格式仪器信息网。
3.适配科研与量产质检双重场景
面向高校、研究院侧重精细化机理研究，支持高速采集、精细工况编程；面向电芯工厂、检测机构，简化常规认证测试流程，内置标准测试模板，操作人员快速上手，提升送检效率。简户仪器长期服务国内高校、中科院相关院所、第三方检测机构与新能源企业，积累大量电池实验室落地经验。
4.运维友好
腔体结构便于拆解清理电解液残渣，配件标准化；设备出厂附带校准报告、操作SOP文件，配套上门安装调试、人员培训服务。
五、应用场景
1.电芯正向研发阶段
材料工程师对比不同隔膜涂层、阻燃电解液、热稳定正极体系，通过强制内短路试验，筛选低热失控风险方案，优化电芯结构设计，从源头改善电池安全性。
2.来料与成品安全抽检
电池生产企业对量产电芯定期抽样，验证批次一致性，排查生产杂质带来的内短路隐患，作为质量管控手段。
3.第三方检测认证
出具合规测试数据，支撑储能电池、动力电池、便携式锂电池产品认证、型式试验。
4.热失控机理学术研究
获取内短路从萌生、扩展到热失控全过程的电压、温度演化数据，建立热失控仿真模型，为电池热管理系统开发提供基础试验数据。
六、行业发展展望
高镍三元、硅基负极、大容量储能电芯持续普及，电芯能量密度不断提升，对内短路测试设备提出更高要求：更高采样频率、更精准的微小力值控制、更大腔体适配大容量动力电池包、多电芯联测。同时固态电池逐步产业化，固态电解质内短路失效模式和液态锂电不同，未来试验机需要适配固态电芯专属触发方案。
电池强制内部短路试验机不再只是一台单纯测试设备，而是电池安全研发链条中的核心基础设施。以上海简户仪器为代表的国产试验设备厂商，持续在防爆安全、伺服控制、数据采集、环境耦合等方向迭代，逐步缩小和进口设备差距，帮助国内锂电产业链自主可控，降低实验室装备采购成本。
电池强制内部短路试验机实现了锂电池内部短路失效的可控复现，是锂电池安全评价体系一环。上海简户仪器依托多年环境可靠性设备研发基础，打造兼具安全性、高精度、可追溯性的强制内部短路试验装备，为锂电企业、检测机构、科研单位提供标准化测试工具。在新能源产业持续高质量发展背景下，标准化、智能化的内短路测试装备，将持续助力电池安全技术迭代，降低储能与动力电池安全事故风险。
服务热线：021-62968991
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更新时间：2026-10-23 
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