浅析锂离子蓄电池安全性能测试及第三方检测机构的重要性

2010-09-30

锂离子蓄电池是新一代高比能量的化学电源,广泛应用于移动通讯和电子电器等行业。对于锂离子蓄电池,通过标准体系的检测认证是保证其安全使用和运输的有效屏障。

 

锂离子蓄电池的安全测试标准

 

发展锂离子蓄电池技术,必须解决安全性问题,锂离子蓄电池在正常使用条件下通常是安全的,行业关注的主要是在误用或滥用条件下如何保证安全。电池在滥用的过程中由于电池内的热反应不能及时扩散而导致热失控,会发生漏气、破裂、着火等现象。为保证锂离子蓄电池的电化学及物理安全性能,国内外权威组织相继制订了各种锂离子蓄电池的安全测试标准。

 

通用的安全测试项目一般分为四类:

 

A、电学测试:过充电,过放电,外部短路,强制放电等

 

B、机械测试:冲击,针刺,挤压,振动,冲击,跌落等

 

C、热测试:高低温循环,微波加热,沙浴,燃烧测试等

 

D、环境测试:高度模拟,抗菌性测试等

 

锂离子蓄电池安全性能测试

 

1、300次充放电寿命测试

 

20±5℃条件下,以1C5A充电。当电池端电压达到充电限制电压时,改为恒压充电,直到充电电流≤20mA,停止充电,搁置0.5h~1h,然后以1C5A电流放电至终止电压,放电结束后搁置0.5h~1h,再进行下一个充放电循环。直至连续两次放电时间小于36min,则认为寿命终止。循环寿命应不低于300次。

 

如图1和图1:可以看出电池在300次循环中的性能情况。

 

 

 

1:300次充放电寿命测试曲线

 

1中,A1/A2/A3代表的电池容量保持百分比都在合格线80%以下,性能不稳定。

 

 

 

2:300次充放电寿命测试曲线

 

2中,B1/B2/B3代表的电池容量保持百分比都在合格线80%以上,性能相对比较稳定。

 

 

2、锂离子蓄电池针刺试验

 

在充足电状态下,用直径为3mm的钢针沿正面刺穿电池时,电池电压和温度的变化曲线如图3所示。可以看出,电池被针刺刺穿后,内部发生短路,电池电压迅速下降到零。电池温度逐渐升高。由于隔膜的保护作用,温度升高到一定温度后,短路点可能被消除,因此电池两端将有一定的电压存在。

 

3、锂离子蓄电池重物撞击试验

 

试验电池放在平坦表面上,一根直径15.8毫米的棒横放在电池中心,一块9.1千克的重锤从61±2.5厘米高处落到电池表面,电池电压和温度变化曲线如图4所示。受到重物撞击后,内部发生短路,电池电压很快下降到零。电池温度逐渐升高,但一般不会出现热失控。

 

 

 

3:针刺实现曲线

 

 

 

4:重物撞击试验曲线

 

 

 

5:200A大电流放电曲线

 

4、 锂离子蓄电池大电流放电

 

对电池以高倍率放电,放电电流200A,如图5可知,电池放电平台在2.85V左右,无滞后发生。性能良好。

 

5、锂离子蓄电池短路试验

 

在线路总阻值不大于50m?条件下,将电池短路。电池电流和温度变化曲线如图7所示:电池短路后,瞬间短路电流上升很快,因此电池温度也逐渐上升。经过100s左右,电池温度到达保护点,保护措施作用下,电池的短路电流迅速下降,被测电池性能良好。

 

国内大功率锂离子蓄电池安全性能检测的局限性

 

大功率锂离子蓄电池主要应用于电动车,航天和储能方面。我国对大型锂离子蓄电池的需求量正迅速上升,国内及国际间的电池运输也日益频繁。 

 



国际航协对锂电池的航空运输有相应的规定:要求所有通过航空器运输的锂电池必须经过UN38.3的测试。中国国际货运航空有限公司于2006年初出台了《关于锂电池运输的操作法规》。中国民用航空总局飞行标准司也与2006年7月出台了《货物航空运输条件鉴定机构指导意见》,明确规定了关于锂电池测试的第三方检测机构的实施规则。

 

随着大功率锂电池的出现,国内具有相应大型电池检测设备的实验室却十分匮乏。为切实保证锂离子蓄电池的性能安全,排查不合格产品,避免不安全事件的发生,第三方检测机构将依托强大的科研技术实力,凭借领先的行业技术及全球化检测服务网络,不断完善的服务体系,为电池生产厂家提供全面优质的检测服务。


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