鋰離子電池安全特性是如何實(shí)現(xiàn)的

鋰離子電池安全特性是如何實(shí)現(xiàn)的？

為了確保鋰離子電池安全可*的使用，專家們進(jìn)行了非常嚴(yán)格、周密的電池安全設(shè)計(jì)，以達(dá)到電池安全考核指標(biāo)。

（1）隔膜135℃自動(dòng)關(guān)斷保護(hù)

采用國(guó)際先進(jìn)的Celgard2300PE-PP-PE三層復(fù)合膜。在電池升溫達(dá)到120℃的情況下，復(fù)合膜兩側(cè)的PE膜孔閉合，電池內(nèi)阻增大，電池內(nèi)部升溫減緩，電池升溫達(dá)到135℃時(shí)，PP膜孔閉合，電池內(nèi)部斷路，電池不再升溫，確保電池安全可*。

（2）向電液中加入添加劑

在電池過(guò)充，電池電壓高于4.2v的條件下，電液添加劑與電液中其他物質(zhì)聚合，電池內(nèi)阻大副增加，電池內(nèi)部形成大面積斷路，電池不再升溫。

（3）電池蓋復(fù)合結(jié)構(gòu)

電池蓋采用刻痕防爆結(jié)構(gòu)，電池升溫時(shí)，電池內(nèi)部活化過(guò)程中所產(chǎn)生的部分氣體膨脹，電池內(nèi)壓加大，壓力達(dá)到一定程度刻痕破裂、放氣。

（4）各種環(huán)境濫用試驗(yàn)

進(jìn)行各項(xiàng)濫用試驗(yàn)，如外部短路、過(guò)充、針刺、平板沖擊、焚燒等，考察電池的安全性能。同時(shí)對(duì)電池進(jìn)行溫度沖擊試驗(yàn)和振動(dòng)、跌落、沖擊等力學(xué)性能試驗(yàn)，考察電池在實(shí)際使用環(huán)境下的性能情況。目前市場(chǎng)上的18650鋰電池良莠不齊，從市場(chǎng)價(jià)格7,8元到30多元不等就可見(jiàn)一斑。導(dǎo)致充電電壓不盡相同（有的18650鋰電池發(fā)現(xiàn)實(shí)際充電電壓達(dá)到4.4V了）的原因有：1.材質(zhì)不同（常見(jiàn)的正極材料有LiCoO2和磷酸鐵鋰等，所能容納鋰離子嵌入的能力大小的負(fù)極材料，所以標(biāo)稱電壓會(huì)出現(xiàn)3.6V、3.7V如果是同種材質(zhì)的不管電池尺寸形狀如何改變，開(kāi)路電壓是一樣的）2.內(nèi)置保護(hù)板設(shè)計(jì)不同（如比較好的就有：電池過(guò)充功能：P+與P-之間加上充電器，對(duì)電池充電，電池電壓充到過(guò)充檢測(cè)電壓（4.3±0.04V）時(shí)，保護(hù)電路動(dòng)作，切斷充電通路，實(shí)現(xiàn)過(guò)充保護(hù)

電池過(guò)放保護(hù)功能：在P+與P-之間接上負(fù)載讓電池放電，當(dāng)電池電壓下降到過(guò)放電壓（2.5±0.1）時(shí)，保護(hù)電路動(dòng)作，關(guān)斷放電通路，實(shí)現(xiàn)過(guò)放保護(hù)

短路保護(hù)功能：當(dāng)P+與P-短路時(shí)，保護(hù)電路會(huì)在5-50uS內(nèi)迅速動(dòng)作，切斷通路，實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)

過(guò)流保護(hù)功能：當(dāng)V-端電壓達(dá)（0.15±0.02V）時(shí)，保護(hù)電路會(huì)在5-26ms內(nèi)迅速動(dòng)作，切斷通路，實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)）

3.材料以及電池的制作工藝，管理等的因素。如韓國(guó)LG

ICR18650S3鋰電池號(hào)稱真正的原裝A品的標(biāo)準(zhǔn)電壓3.7V，滿電電壓為：4.2V容量：2400MA產(chǎn)地：韓國(guó)LG

型號(hào)：ICR18650S3

容量：2200mAh

電壓：3.6V

充電方式：恒流-恒壓

充電電壓：4.2V

充電電流：1050mA

充電時(shí)間：2.5H

放電電流：1050mA

放電截至電壓：3.0V

循環(huán)壽命：500

充電溫度：0℃－＋45℃

放電溫度：－20℃－＋60℃

儲(chǔ)存溫度：0℃－＋60℃

尺寸：直徑18.4毫米×高65毫米

重量：約45克一般來(lái)講，18650鋰電池的一些數(shù)據(jù)：容量1800-2500mAh（0.5CA放電）標(biāo)稱電壓:有3.6V/3.7V電池內(nèi)阻:≤70mΩ(帶PTC)放電終止電壓:3.0V充電上限電壓:4.20±0.02V標(biāo)準(zhǔn)充電電流:0.5CA快速充電電流:1CA標(biāo)準(zhǔn)放電電流:0.5CA快速放電電流:1CA最大直徑（φ）18.3單位(mm)最大高度（H）65.0最大放電電流:2CA電池重量:45±6g在化成時(shí)，用稍高電壓（鋰離子電池最高可以到4.22V,再高有可能爆殼，漏液），可以使電解液比較好的浸潤(rùn)電極，使鋰離子激活更徹底一些，激活時(shí)間也會(huì)相應(yīng)縮短節(jié)省這一步驟的時(shí)間，而反應(yīng)熱在不損害電池本身的情況下又可以給電池內(nèi)部的反應(yīng)提供一個(gè)能比較快速反應(yīng)的環(huán)境（溫度高反應(yīng)速度加快）。

鋰電池的一些標(biāo)準(zhǔn)如下:

電性能：

1、額定容量：0.5C放電，單體電池放電時(shí)間不低于2h，電池組放電時(shí)間不低于1h54min（95%）；

2、1C放電容量：1C放電，單體電池放電時(shí)間不低于57min（95%），電池組放電時(shí)間不低于54min（90%）；

3、低溫放電容量：-20℃下0.5C放電，單體或電池組放電時(shí)間均不低于1h12min（60%）；

4、高溫放電容量：55℃下0.5C放電，單體電池放電時(shí)間不低于1h54min（95%），電池組放電時(shí)間不低于1h48min（90%）；

5、荷電保持及恢復(fù)能力：滿電常溫下擱置28天，荷電保持放電時(shí)間不低于1h36min（80%），荷電恢復(fù)放電時(shí)間不低于1h48min（90%）；

6、儲(chǔ)存性能：進(jìn)行貯存試驗(yàn)的單體電池或電池組應(yīng)選自生產(chǎn)日期不足3個(gè)月的，貯存前充50％～60％的容量，在環(huán)境溫度40℃±5℃，相對(duì)濕度45％～75％的環(huán)境貯存90天。貯存期滿后取出電池組，用0.2C充滿電擱置1h后，以0.5C恒流放電至終止電壓,上述試驗(yàn)可重復(fù)測(cè)試3次，放電時(shí)間不低于1h12min（60%）；

7、循環(huán)壽命：電池或電池組采用0.2C充電，0.5C放電做循環(huán)，當(dāng)連續(xù)兩次放電容量低于72min（60%）時(shí)停止測(cè)試，單體電池循環(huán)壽命不低于600次，電池組循環(huán)壽命不低于500次；

8、高溫?cái)R置壽命：應(yīng)選自生產(chǎn)日期不足三個(gè)月的單體電池的進(jìn)行高溫?cái)R置壽命試驗(yàn)，進(jìn)行擱置前應(yīng)充入50%±5%的容量，然后在環(huán)境溫度為55℃±2℃的條下擱置7天。7天后將電池取出，在環(huán)境溫度為20℃±5℃下擱置2～5h。先以0.5C將電池放電至終止電壓，0.5h后按0.2C進(jìn)行充電，靜置0.5h后，再以0.5C恒流放電至終止電壓，以此容量作為恢復(fù)容量。以上步驟為1周循環(huán)，直至某周放電時(shí)間低于72min（60%）,試驗(yàn)結(jié)束。擱置壽命不低于56天（8周循環(huán)）。

安全性能：

1、持續(xù)充電：將單體電池以0.2ItA恒流充電，當(dāng)單體電池端電壓達(dá)到充電限制電壓時(shí)，改為恒壓充電并保持28d，試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)不泄漏、不泄氣、不破裂、不起火、不爆炸（相當(dāng)于滿電浮充）。

2、過(guò)充電：將單體電池用恒流穩(wěn)壓源以3C恒流充電，電壓達(dá)到10V后轉(zhuǎn)為恒壓充電，直到電池爆炸或起火或充電時(shí)間為90min或電池表面溫度穩(wěn)定（45min內(nèi)溫差≤2℃）時(shí)停止充電，電池應(yīng)不起火、不爆炸（3C10V）；將電池組用穩(wěn)壓源以0.5ItA恒流充電，電壓達(dá)到n×5V（n為串聯(lián)單體電池?cái)?shù)）后轉(zhuǎn)為恒壓充電，直到電池組爆炸或起火或充電時(shí)間為90min或電池組表面溫度穩(wěn)定（45min內(nèi)溫差≤2℃）時(shí)停止充電，電池應(yīng)不起火、不爆炸。

3、

強(qiáng)制放電（反向充電）：將單體電池先以0.2ItA恒流放電至終止電壓，然后以1ItA電流對(duì)電池進(jìn)行反向充電，要求充電時(shí)間不低于90min，電池應(yīng)不起火、不爆炸；將電池組其中一只單體電池放電至終止電壓，其余均為充滿電態(tài)的電池，再以1ItA恒流放電至電池組的電壓為0V時(shí)停止放電，電池應(yīng)不起火、不爆炸。

4、短路測(cè)試：將單體電池經(jīng)外部短路90min，或電池表面溫度穩(wěn)定（45min內(nèi)溫差≤2℃）時(shí)停止短路，外部線路電阻應(yīng)小于50mΩ，電池應(yīng)不起火、不爆炸；將電池組的正負(fù)極用小于電阻0.1Ω的銅導(dǎo)線連接直至電池組電壓小于0.2V或電池組表面溫度穩(wěn)定（45min內(nèi)溫差≤2℃），電池應(yīng)不起火、不爆炸

機(jī)械實(shí)驗(yàn)：

1、擠壓：將單體電池放置在兩個(gè)擠壓平面中間，逐漸增加壓力至13kN，圓柱形電池?cái)D壓方向垂直于圓柱軸的縱軸，方形電池?cái)D壓電池的寬面和窄面。每只電池只能接受一次擠壓。試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合4.1.2.1的規(guī)定。在電池組上放一直徑為15cm的鋼棒對(duì)電池組的寬面和窄面擠壓電池組，擠壓至電池組原尺寸的85％，保持5min，每個(gè)電池組只接受一次擠壓。

2、針刺：將單體電池放在一鋼制的夾具中，用φ3mm～φ8mm的鋼釘從垂直于電池極板的方向貫穿（鋼針停留在電池中），持續(xù)90min，或電池表面溫度穩(wěn)定（45min內(nèi)溫差≤2℃）時(shí)停止試驗(yàn)。

3、重物沖擊：將單體電池放置于一鋼性平面上，用直徑15.8mm的鋼棒平放在電池中心，鋼棒的縱軸平行于平面，讓重量9.1kg的重物從610mm高度自由落到電池中心的鋼棒上；單體電池是圓柱形時(shí)，撞擊方向垂直于圓柱面的縱軸；單體電池是方形時(shí)，要撞擊電池的寬面和窄面，每只電池只能接受一次撞擊。

4、機(jī)械沖擊；將電池或電池組采用剛性固定的方法（該方法能支撐電池或電池組的所有固定表面）將電池或電池組固定在試驗(yàn)設(shè)備上。在三個(gè)互相垂直的方向上各承受一次等值的沖擊。至少要保證一個(gè)方向與電池或電池組的寬面垂直，每次沖擊按下述方法進(jìn)行：在最初的3ms內(nèi)，最小平均加速度為735m/s2，峰值加速度應(yīng)該在1225m/s2和1715m/s2之間。

5、

振動(dòng)：將電池或電池組直接安裝或通過(guò)夾具安裝在振動(dòng)臺(tái)面上進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)。試驗(yàn)條件為頻率10Hz～55Hz，加速度29.4m/s2，X,Y,Z每個(gè)方向掃頻循環(huán)次數(shù)為10次，掃頻速率為1oct/min。

6、自由跌落：將單體電池或電池組由高度（最低點(diǎn)高度）