從等K值到看磁場：量子技術前置篩查新能源電池微短路風險

從動力電池到儲能電池，新能源行業正在同時追求四件事：更高的安全性、更快的充電速度、更長的壽命和更低的制造成本。它們彼此牽制，也把電芯檢測推到了新的難度。一顆電芯在出廠時電壓、容量和內阻都可能看起來正常，內部卻可能已經存在金屬異物、極片毛刺、隔膜微缺陷、局部鋰枝晶或異常導電通道。這類軟短路或微短路產生的電流極小，早期既不會引起明顯溫升，電壓降幅也極其有限，往往需經24-48小時的持續監測才能被有效捕捉；但在長期儲存、循環使用或快充工況下，缺陷會持續演化，最終可能導致異常自放電、壽命衰減，甚至熱失控。

一、新能源電池檢測，正在從

性能驗收走向隱患早篩

過去，電芯檢測更多關注容量、內阻、電壓和循環壽命；今天，行業關注點正在進一步前移。

首先，安全窗口變窄。大容量、快充和高能量密度提高了產品競爭力，也放大了單顆缺陷的潛在后果。對動力與儲能場景而言，“沒有發生事故"已經不是充分條件，能否在制造端識別早期異常更為關鍵。

第二，檢測靈敏度與生產節拍存在矛盾。傳統自放電篩查往往依賴較長時間靜置。等待越久，微小差異越容易顯現，但同時會占用更多庫位、托盤、環境控制資源和在制品資金。檢測時間一旦成為瓶頸，就會直接影響產能與成本。

第三，一致性判斷容易受到工況干擾。溫度、荷電狀態（SOC）、極化松弛和測試時間都會影響開路電壓。閾值過嚴，可能誤判并損失良率；閾值過松，又可能讓早期缺陷流入下一工序。

第四，質控需要從“判結果"升級到“找原因"。對研發和工藝團隊來說，僅得到“合格/不合格"還不夠。更有價值的是量化異常程度，并把結果與材料體系、工藝參數、設備、班次和批次關聯起來，形成可追溯、可改善的數據閉環。

二、行業如何檢測漏電流？

每種方法都在回答不同的問題

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靜置開路電壓與K值法：成熟，但需要等待

這是目前應用廣泛的自放電篩查思路。電芯完成充電或化成后，在受控環境中靜置，間隔一段時間測量兩次或多次開路電壓，通過電壓變化速率，也就是常說的K值，識別自放電異常。

它的優點是流程成熟、容易批量部署、單次測量成本較低；不足也很明顯：測試結果容易受到溫度、SOC、極化松弛和測量一致性的影響，而且需要足夠長的時間讓差異“積累出來"，這容易導致擱置的電芯占用大量場地。它反映的是一段時間后的綜合結果，通常不能直接給出內部異常電流的大小與位置。

圖1 大量待測K值的擱置電芯

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絕緣電阻與泄漏電流測試：速度快，但對象不同

在注液前的干電芯階段，可施加測試電壓，測量極間或極殼絕緣電阻、泄漏電流，并結合局部放電或電氣閃絡判斷隔膜、極距及絕緣質量。該方法適合在缺陷進入后續高成本工序前完成快速攔截。

但需要特別區分：干電芯絕緣測試所測得的泄漏電流，并不等同于成品電芯在正常工作電壓與實際電化學狀態下的內部漏電流。 兩者對應的測試階段、邊界條件和缺陷機理不同。

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直接電流或電位保持法：更接近本體，但系統要求高

通過高精度電化學或電流測量系統維持電芯端電壓，并測量為補償自放電所需要的微小電流，可以更直接地評估自放電。與長時間觀察電壓下降相比，這類方法有望縮短測試周期。

不過，微小電流測量對接觸穩定性、溫度漂移、儀器零點、通道一致性和屏蔽環境要求很高；外部測量回路本身也可能對電芯狀態帶來擾動。要兼顧高靈敏度、多通道和產線節拍，系統復雜度與成本會快速上升。

三、換一個觀測量：用磁場直接感知內部電流

電流會產生磁場。只要電芯內部存在持續的異常電流回路，電芯外部就會出現與電流大小、路徑和空間位置相關的微弱磁場分布。

這意味著，檢測思路可以從“等待電壓變化"轉變為：

內部漏電流 → 外部微弱磁場 → 背景補償與算法反演 → 漏電流量化/異常區域識別。

圖2 SERF原子磁強計檢測電芯內部磁場分布原理示意圖

相較于傳統方法，高靈敏磁測量帶來幾項關鍵優勢。

非接觸、無損。傳感器在電芯外部采集信號，無需把微小電流引入外部測量回路，可減少接觸電阻、引線和夾具電氣連接帶來的擾動。

信號與電流更直接相關。OCV/K值法觀察的是電壓隨時間的結果，熱像觀察的是發熱后的結果；磁測量捕捉的是電流本身產生的磁場，為異常漏電流提供了另一類、更直接的證據。

具備空間定位潛力。多點陣列或掃描式測量不僅能判斷“有沒有異常"，還有機會呈現異常磁場集中區域，為失效分析和工藝追因增加空間維度。

縮短篩查鏈路。磁測量不必單純依賴長時間電壓差累積，為減少老化等待、降低庫位與在制品占用提供了新的技術路徑。最終節拍仍取決于目標檢測下限、采樣方案、環境控制和自動化配置。

四、國儀量子解決的不只是“測一個小電流"

依托在高靈敏磁測量、微弱信號采集與數據分析方面的技術積累，國儀量子將傳感、低噪聲測量、標準電芯載具、背景抑制、算法反演和結果管理整合為專用測試流程。通過這套測試分析流程，能夠識別不同電芯的磁場分布差異，從而快速而準確地篩分出良品電芯（正常K值電芯）與缺陷電芯（超標K值電芯）。在本次樣品與固定測量方向下，良品電芯中心主要分布負磁場（藍色區域），而存在較大漏電流的缺陷電芯中心主要分布較強的正磁場（紅色區域）。

圖3 良品與缺陷電芯的磁場分布

它所瞄準的，是傳統檢測鏈中的幾個核心難題：

01


更早發現潛伏的微短路風險

在異常尚未造成明顯電壓衰減或可測溫升之前，捕捉與內部漏電流相關的微弱磁信號，為軟短路、微短路等早期缺陷增加一道篩查窗口。

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減少對長時間靜置結果的單一依賴

傳統K值篩查需要“用時間換信號"。磁測方案提供獨立觀測量，可用于前置篩查、精細復判或重點抽檢，為縮短檢測鏈路、降低在制品占用創造條件，極大提升檢測效率并降低場地成本。

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提升失效分析效率

當磁場分布呈現局部異常時，可為后續CT、拆解、顯微分析等手段提供更有針對性的關注區域，減少盲目分析，提高失效復盤效率。

把等待異常出現，變成主動看見異常

新能源電池的競爭，正在從容量、成本和循環壽命，進一步延伸到對微觀缺陷的控制能力。越早發現一顆存在隱患的電芯，后續模組、PACK、整車或儲能系統需要承擔的風險與成本就越低。

磁測的價值，不只是多測得一個結果。它改變了內部漏電流的觀測方式：從等待電壓變化，到直接感知電流產生的磁場；從只給出結果，到進一步追問異常的大小與位置。

當微弱漏電流變得可被量化、比較和追溯，電芯安全質控也就多了一雙能夠“向內看"的眼睛。

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