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當今電動工具的市場正慢慢變得龐大,電動工具用的環保型鋰電池各國也在致力開發。這類環保的鋰離子電池具有比功率大、自放電小,比能量高、充電效率高、無環境污染、工作溫度寬等特點,比起因污染問題逐漸退出市場的鎳鎘電池,逐漸占領了主導的地位。
這類電池可通過過充、短路、針刺、擠壓、重物撞擊等安全測試,電池不起火,不爆炸。鋰離子電池在電動工具中使用時都采用保護板對電池進行安全保護,但在實際使用時保護板不可能達到100%的可靠性。且還有可能碰到充電器故障或其他種種意外。這就要求鋰離子電池必須具有良好的濫用及意外情況的承受能力。
1、擠壓測試:
將充滿電的電池放在一個平面上,由油壓缸施與13+1KN的擠壓力,由直徑為32mm的鋼棒平面擠壓電池,一旦擠壓壓力到達zui大停止擠壓,電池不起火,不爆炸即可。
2、重物撞擊測試:
電池充滿電后,放置在一個平面上,將直徑15.8mm的鋼柱垂直置于電池中心,將重量9.1kg的重物從610mm的高度自由落到電池上方的鋼柱上。電池不起火、不爆炸即可。
3、過充測試:
將電池用1C充滿電,按照3C過充10V進行過充試驗,當電池過充時電壓上升到一定電壓時穩定一段時間,接近一定時間時電池電壓快速上升,當上升至一定限度時,電池高帽拉斷,電壓跌至0V,電池沒有起火、爆炸即可。
4、短路測試:
將電池充滿電后用電阻不大于50mΩ的導線將電池正負極短路,測試電池的表面溫度變化,電池表面zui高溫度為140℃,電池蓋帽拉開,電池不起火、不爆炸。
5、針刺測試:
將充滿電的電池放在一個平面上,用直徑3mm的鋼針沿徑向將電池刺穿。測試電池不起火、不爆炸即可。
以上是對電池進行過充、短路、針刺、擠壓、重物等項目的測試方法。
下面了解一下鋰離子電池產品安全問題原因分析鋰離子電池產品經過30年的產業化發展,安全技術取得了長足的進步,有效地控制了電池內副反應的發生,保證了電池的安全性。但是,隨著鋰離子電池的使用越來越廣泛,能量密度越來越高,近年來還是屢屢發生爆炸傷人或因安全隱患召回產品等事件。我們總結造成鋰離子電池產品安全問題的原因主要有以下幾點:
1 電芯材料問題
電芯所用的材料包括:正極活性物質、負極活性物質、隔膜、電解質和外殼等,材料的選用和所組成體系的匹配決定著電芯的安全性能。在選用正、負極活性材料和隔膜材料時,廠家沒有對原材料特性和匹配性進行一定的考核,造成了電芯安全性的先天不足。
2 生產工藝問題
電芯原材料檢測不嚴,生產環境差,導致生產中混入雜質,不僅對電池的容量有較大的不利,對電池的安全性也有很大的影響;另外,電解液中如果混入了過多的水分, 可能就會發生副反應而增大電池內壓,對安全造成影響;由于生產工藝水平的限制, 在電芯的生產過程中,產品無法達到良好的一致性,比如電極基體平整度差、電極活性材料出現脫落、活性材料中混入其它雜質、極耳焊接不牢、焊接溫度不穩定、極片邊緣有毛刺以及關鍵部 位無使用絕緣膠帶等問題,都可能會對電芯的安全 性帶來不利的影響。
3 電芯設計缺陷,安全性能降低
在結構設計上,許多對安全有影響的關鍵點沒有被廠家重視,如關鍵部位沒有絕緣膠帶,隔膜設計沒有留有余量或余量不足,正負極容量比設計不合理,正負極活性物質面積比設計不合理,極耳長度設計不合理等,這些都可能對電池的安全性埋下隱患。另外在電芯的生產過程中,一些電芯生產廠家為了節省成本和提高性能,盡量節省和壓縮原材料,如減少隔膜面積、減薄銅箔、鋁箔以及不使用泄壓閥、不使用絕緣膠帶等,這些都會降低電池的安全性。
4 能量密度過高
目前市場上都在追求更高容量的電池產品,廠家為了增加產品競爭力,不斷提高鋰離子電池的體積比能量,這在很大程度上增加了電池的危險性。