电池测试与安全,电池测试设备至关重要

发布时间:2019-07-09 点击次数:185次 类别:电池测试与安全,电池测试设备至关重要

成品电池必须要经过测试,才能进入市场,最近电池发热起火爆炸的新闻堕入牛毛,很多电池的生产厂家就是没有经过严格的电池测试就把电池投入到市场。

锂离子电池是安全的,但有数百万工业和消费者应用,将会发生故障。索尼召回的微观金属颗粒与电池中的其他部件接触。电池制造商努力减少这种颗粒的存在; 然而,装配技术使消除这种灰尘成为一种挑战。具有21μm(21千分之一毫米)的超薄隔板的现代电池比具有较重隔板和较低安培小时(Ah)的旧设计更容易受到杂质的影响。虽然18650电池中经典的1,350mAh可以承受钉子穿透; 今天能量密集的3,400mAh在进行相同的测试时变成烟花。18650是一种标准化的锂离子电池,于20世纪90年代初推出,直径18毫米,长度65毫米。

有两种类型的电池故障。一个是一个千万分之一的事件,涉及制造缺陷,主要导致召回。第二种是罕见的随机事件,被流星击中。由于无法重建受损细胞,因此很难找到这种失败的原因。可能的原因是在低于冰点的温度,高温,过度振动和/或重复的重载下充电。只需与爱好者,悬停板赛车手或无人机操作员交谈; 他们熟悉这些压力。

导致崩解的大多数电池故障始于温和的电气短路而未被注意到。电池正常运行,用户不知道待处理故障。这不同于在跌落前显示应力标记的错误结构。结构异常已有详细记录,故障阈值已知。在这方面,电池的行为更像是一个拥有自己头脑的黑匣子。NRTL,ANSI,UL,IEEE等组织开始研究电池应用并强制要求正确使用。重型卡车将获得持久的发动机而不是相同马力的跑车的加速发动机。

电池故障也是由电极偏转或异常焊点引起的,就像三星Note 7智能手机的情况一样。在低温下快速充电可促进枝晶形成,因此将锂离子电池储存在1.5V /电池以下超过一周。这些应力可能会导致自放电升高和电气短路,从而形成会削弱隔板的热点。

在热失控期间,锂离子通风口,温度迅速升至500°C(932°F),此时电池会着火或爆炸。这被称为“用火焰通风; “快速拆卸”是电池行业的首选术语。排出的气体是二氧化碳和一氧化碳,以及由蒸发电解质形成的气体。

保护电路
由于电池可以释放高能量,因此需要一种安全机制,以防止在短路时造成损坏。最基本的设备是在高电流下打开的保险丝。一些保险丝永久打开,使电池无用; 其他人更宽容和重置。的正温度系数(PTC)是可重新设置的装置,其上创建过电流高电阻并返回到正常。

更多的安全保护层是固态开关,当电流或电压读数超过设定阈值时,它会断开电池。根据电池的Ah等级设定电流限制; 当电荷超过4.3V /电池且锂离子电池放电时超过2.2V /电池时,电压限制会受到影响。(其他设置可能适用。)如果温度升至90ºC和/或压力超过设定限制,某些电池将被禁用。所有开关装置都具有残余电阻,导致整体电池电阻略微增加并且最大电流减小。

保护电路屏蔽电池免受外部侵害,但是一旦进行就停止内部热失控是无效的。就像核熔化一样,电池依靠自身的能量供给,然而内置于某些先进电池中的熔化分离器会抑制高温下的离子流动,从而减缓过程。2006年召回的电池,以及波音787中的主船电池和其他事故中的电池均通过了所有监管安全要求,但在正常使用情况下失效并且配备了适当的保护电路。

不同的电池有不一样的电池测试设备,最常见的有动力电池测试设备,高精密度测试设备,电池材料测试,小功率电池测试设备,还有一些特定的电池就需要特定的电池测试设备来进行测试。


比如制造锂离子电池组


构建锂离子电池组首先要估算电压,电流和运行时间要求。一些消费产品的外形纤薄,选择的是棱柱形或袋形电池。如果空间允许,18650在比能量,安全性和耐用性方面提供最低成本和最佳性能。

早期的锂离子电池被认为是脆弱的,不适合高负荷。如今,锂基系统与强大的镍和铅化学品并肩而立。在构建锂离子电池组时,必须检查两种不同的类型。

该能量电池是为了提供长运行时的最大容量而构建的。图1中的松下NCR18650B能量电池在0.5C(红线)放电时具有非常高的容量,但在额定电流的两倍时在2C(紫色)下持续较少。Energy Cell不仅可为3V /电池端放电线提供3,200mAh电流,而且仅提供2,300mAh(红色圆圈); 比指定的少28%。

电池测试安全性图1
图2中 的松下UR18650RX 功率单元具有1.95Ah的中等容量,但具有出色的负载能力。10A(5C)放电在放电电压3.0V端具有最小的容量损失。这非常适合需要大负载电流的应用,例如电动工具。虽然容量比能量电池低40%,但Power Cell在低温下也能提供卓越的性能。
电池测试安全性图2
执行测试的授权实验室需要24个电池,其中包括12个新样品和12个循环50次的电池。电池必须通过测试,不会在测试后6小时内造成拆解,火灾破裂的危害,但是测试期间包装可能会灭亡。IATA希望确保有问题的电池适航并具有现场完整性; 在测试之前将包装循环50次会增加一些现实。  
科技进步同时我们也应该更科学安全的避免掉一些潜在的危险。虽然有些电池只是小小的一块,但是也可能危害到自身的安全。电池与信瑞息息相关,所以信瑞会不断进步做到更专业,为电池行业保驾护航。