
从动力电池到储能电池,新能源行业正在同时追求四件事:更高的安全性、更快的充电速度、更长的寿命和更低的制造成本。它们彼此牵制,也把电芯检测推到了新的难度。一颗电芯在出厂时电压、容量和内阻都可能看起来正常,内部却可能已经存在金属异物、极片毛刺、隔膜微缺陷、局部锂枝晶或异常导电通道。这类软短路或微短路产生的电流极小,早期既不会引起明显温升,电压降幅也极其有限,往往需经24-48小时的持续监测才能被有效捕捉;但在长期储存、循环使用或快充工况下,缺陷会持续演化,最终可能导致异常自放电、寿命衰减,甚至热失控。
一、新能源电池检测,正在从
性能验收走向隐患早筛
过去,电芯检测更多关注容量、内阻、电压和循环寿命;今天,行业关注点正在进一步前移。
首先,安全窗口变窄。大容量、快充和高能量密度提高了产品竞争力,也放大了单颗缺陷的潜在后果。对动力与储能场景而言,“没有发生事故"已经不是充分条件,能否在制造端识别早期异常更为关键。
第二,检测灵敏度与生产节拍存在矛盾。传统自放电筛查往往依赖较长时间静置。等待越久,微小差异越容易显现,但同时会占用更多库位、托盘、环境控制资源和在制品资金。检测时间一旦成为瓶颈,就会直接影响产能与成本。
第三,一致性判断容易受到工况干扰。温度、荷电状态(SOC)、极化松弛和测试时间都会影响开路电压。阈值过严,可能误判并损失良率;阈值过松,又可能让早期缺陷流入下一工序。
第四,质控需要从“判结果"升级到“找原因"。对研发和工艺团队来说,仅得到“合格/不合格"还不够。更有价值的是量化异常程度,并把结果与材料体系、工艺参数、设备、班次和批次关联起来,形成可追溯、可改善的数据闭环。
二、行业如何检测漏电流?
每种方法都在回答不同的问题
01
静置开路电压与K值法:成熟,但需要等待
这是目前应用广泛的自放电筛查思路。电芯完成充电或化成后,在受控环境中静置,间隔一段时间测量两次或多次开路电压,通过电压变化速率,也就是常说的K值,识别自放电异常。
它的优点是流程成熟、容易批量部署、单次测量成本较低;不足也很明显:测试结果容易受到温度、SOC、极化松弛和测量一致性的影响,而且需要足够长的时间让差异“积累出来",这容易导致搁置的电芯占用大量场地。它反映的是一段时间后的综合结果,通常不能直接给出内部异常电流的大小与位置。

图1 大量待测K值的搁置电芯
02
绝缘电阻与泄漏电流测试:速度快,但对象不同
在注液前的干电芯阶段,可施加测试电压,测量极间或极壳绝缘电阻、泄漏电流,并结合局部放电或电气闪络判断隔膜、极距及绝缘质量。该方法适合在缺陷进入后续高成本工序前完成快速拦截。
但需要特别区分:干电芯绝缘测试所测得的泄漏电流,并不等同于成品电芯在正常工作电压与实际电化学状态下的内部漏电流。 两者对应的测试阶段、边界条件和缺陷机理不同。
03
直接电流或电位保持法:更接近本体,但系统要求高
通过高精度电化学或电流测量系统维持电芯端电压,并测量为补偿自放电所需要的微小电流,可以更直接地评估自放电。与长时间观察电压下降相比,这类方法有望缩短测试周期。
不过,微小电流测量对接触稳定性、温度漂移、仪器零点、通道一致性和屏蔽环境要求很高;外部测量回路本身也可能对电芯状态带来扰动。要兼顾高灵敏度、多通道和产线节拍,系统复杂度与成本会快速上升。
三、换一个观测量:用磁场直接感知内部电流
电流会产生磁场。只要电芯内部存在持续的异常电流回路,电芯外部就会出现与电流大小、路径和空间位置相关的微弱磁场分布。
这意味着,检测思路可以从“等待电压变化"转变为:
内部漏电流 → 外部微弱磁场 → 背景补偿与算法反演 → 漏电流量化/异常区域识别。

图2 SERF原子磁强计检测电芯内部磁场分布原理示意图
相较于传统方法,高灵敏磁测量带来几项关键优势。
非接触、无损。传感器在电芯外部采集信号,无需把微小电流引入外部测量回路,可减少接触电阻、引线和夹具电气连接带来的扰动。
信号与电流更直接相关。OCV/K值法观察的是电压随时间的结果,热像观察的是发热后的结果;磁测量捕捉的是电流本身产生的磁场,为异常漏电流提供了另一类、更直接的证据。
具备空间定位潜力。多点阵列或扫描式测量不仅能判断“有没有异常",还有机会呈现异常磁场集中区域,为失效分析和工艺追因增加空间维度。
缩短筛查链路。磁测量不必单纯依赖长时间电压差累积,为减少老化等待、降低库位与在制品占用提供了新的技术路径。最终节拍仍取决于目标检测下限、采样方案、环境控制和自动化配置。
四、国仪量子解决的不只是“测一个小电流"
依托在高灵敏磁测量、微弱信号采集与数据分析方面的技术积累,国仪量子将传感、低噪声测量、标准电芯载具、背景抑制、算法反演和结果管理整合为专用测试流程。通过这套测试分析流程,能够识别不同电芯的磁场分布差异,从而快速而准确地筛分出良品电芯(正常K值电芯)与缺陷电芯(超标K值电芯)。在本次样品与固定测量方向下,良品电芯中心主要分布负磁场(蓝色区域),而存在较大漏电流的缺陷电芯中心主要分布较强的正磁场(红色区域)。


图3 良品与缺陷电芯的磁场分布
它所瞄准的,是传统检测链中的几个核心难题:
01
更早发现潜伏的微短路风险
在异常尚未造成明显电压衰减或可测温升之前,捕捉与内部漏电流相关的微弱磁信号,为软短路、微短路等早期缺陷增加一道筛查窗口。
02
减少对长时间静置结果的单一依赖
传统K值筛查需要“用时间换信号"。磁测方案提供独立观测量,可用于前置筛查、精细复判或重点抽检,为缩短检测链路、降低在制品占用创造条件,极大提升检测效率并降低场地成本。
03
提升失效分析效率
当磁场分布呈现局部异常时,可为后续CT、拆解、显微分析等手段提供更有针对性的关注区域,减少盲目分析,提高失效复盘效率。
把等待异常出现,变成主动看见异常
新能源电池的竞争,正在从容量、成本和循环寿命,进一步延伸到对微观缺陷的控制能力。越早发现一颗存在隐患的电芯,后续模组、PACK、整车或储能系统需要承担的风险与成本就越低。
磁测的价值,不只是多测得一个结果。它改变了内部漏电流的观测方式:从等待电压变化,到直接感知电流产生的磁场;从只给出结果,到进一步追问异常的大小与位置。
当微弱漏电流变得可被量化、比较和追溯,电芯安全质控也就多了一双能够“向内看"的眼睛。
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