一、锂电池安全现状

锂电池本身的安全性和相关规程规范的缺失始终是锂电池行业发展的阻碍点。一般来讲,导致锂离子电池发生火灾爆炸事故的直接原因是电池热失控。造成温度失控,一方面是电芯内部本身有缺陷;另一方面,由外部撞击产生放热,也会导致热失控。当然锂电池的安全测试和标准也在不断提高来确保使用安全。

二、锂电池安全性测试

1、常温外部短路

测试方法:以0.2C恒流恒压充电(CC/CV)至上限电压4.20+/-0.05V,然后以0.02C电流截止。在20±5℃环境中,待电池表面温度达到此温度后,放置30min,用导线连接电池的正负极端,并确保全部外部电阻为(80±20)mΩ,实验中检测温度变化。当短接时间达到24h,或电池温度下降到比峰值低20%时,测试终止。

标准:电池不起火、不爆炸,最高温度不超过℃。

2、高温外部短路

测试方法:以0.2C恒流恒压充电(CC/CV)至上限电压4.20+/-0.05V,然后以0.02C电流截止。在55±5℃环境中,待电池表面温度达到此温度后,放置30min,用导线连接电池的正负极端,并确保全部外部电阻为(80±20)mΩ,实验中检测温度变化。当短接时间达到24h,或电池温度下降到比峰值低20%时,测试终止。

标准:电池不起火、不爆炸,最高温度不超过℃。

3、过充

测试方法:以0.2C恒流放电至3.0V电压截止,先用3C电流恒流充电至4.6V,然后对电池进行恒压充电。实验过程中监测电池温度变化。当持续时间达到7h,或电池温度下降到比峰值低20%,结束实验。

标准:电池不起火、不爆炸

4、过放

测试方法:以0.2C恒流放电至3.0V电压截止,以1C电流反向充电90min。

标准:电池不起火、不爆炸

5、低气压测试

测试方法:以0.2C恒流恒压充电(CC/CV)至上限电压4.20+/-0.05V,然后以0.02C电流截止。将电池置入20±5℃的低气压箱中,调节试验箱中气压为11.6kPa,静置6小时,观察1小时。

标准:电池不起火、不爆炸、不漏液

6、温度循环

测试方法:以0.2C恒流恒压充电(CC/CV)至上限电压4.20+/-0.05V,然后以0.02C电流截止。将电池置入20±5℃温度箱内。将温度箱温度至75±2℃,保持6h;后将试验箱温度降为-40±2℃,并保持6h,温度转换时间不大于30min;再次将实验箱温度升为75±2℃,温度转换时间不大于30min。重复以上温度循环过程连续进行10次。

标准:电池不起火、不爆炸、不漏液

7、挤压

测试方法:以0.2C恒流恒压充电(CC/CV)至上限电压4.20+/-0.05V,然后以0.02C电流截止。将电池按轴向平行于挤压板的方向放置于两个平面内,垂直于极板方向进行挤压,两平板间施加13.0±0.78kN的挤压力。挤压力达到最大值即可停止挤压。

标准:电池不起火、不爆炸

8、热滥用

测试方法:以0.2C恒流恒压充电(CC/CV)至上限电压4.20+/-0.05V,然后以0.02C电流截止。将电池置于热箱中,温度以(5±2℃)/min的速率升至(±2)℃并恒温30分钟。

标准:电池不起火、不爆炸

9、重物冲击

测试方法:以0.2C恒流恒压充电(CC/CV)至上限电压4.20+/-0.05V,然后以0.02C电流截止。将电池置于平面台上,使其纵轴向与重物表面平行,金属棒与电池纵轴方向垂直。将直径为15.8±0.8mm的金属棒横置在电池几何中心表面,采用质量为9.1±0.1kg的重物从±25mm的高处自由下落撞击到放有金属棒的电池表面,观察6h。

标准:电池不起火、不爆炸

10、燃烧喷射

测试方法:以0.2C恒流恒压充电(CC/CV)至上限电压4.20+/-0.05V,然后以0.02C电流截止。将电池放置在试验工装的钢丝网上(钢丝网距离火焰上方约38mm),平台上方围有一圈八角形、金属丝直径为0.2mm的铝丝网,目数为16~18。用火焰加热电池,当出现:1)电池爆炸;2)电池完全燃烧;3)持续加热30min,但电池未起火、未爆炸;以上三种情况中的任意情况时,测试停止。

标准:电池组件或电池整体不得穿透铝

11、振动

测试方法:以0.2C恒流恒压充电(CC/CV)至上限电压4.20+/-0.05V,然后以0.02C电流截止。将电池紧固在振动台面上,按如下参数进行正弦振动测试:1)在X轴向上,起始频率由7Hz以1ga的加速度增加至17.62Hz,对数扫频循环时间为15min,循环12次;2)在Y轴向上,由17.62Hz的频率增加至49.84Hz,振幅保持在0.8mm,对数扫频循环时间为15min,循环12次;3)在Z轴向上,频率由49.84Hz增加至Hz,加速度为8ga,对数扫频循环时间为15min,循环12次。对径向和轴向两个方向分别作如上步骤的振动测试。

标准:电池不起火,不爆炸、不漏液。

12、自由跌落

测试方法:以0.2C恒流恒压充电(CC/CV)至上限电压4.20+/-0.05V,然后以0.02C电流截止。由高度为(最低点高度)1m位置从高处自由跌落到水泥地面上。正负极端子向下各跌落一次,圆柱面方向跌落两次。

标准:电池不起火,不爆炸。

13、加速度冲击

测试方法:以0.2C恒流恒压充电(CC/CV)至上限电压4.20+/-0.05V,然后以0.02C电流截止。固定在冲击台上,进行半正弦脉冲冲击试验。在初始3s内,最小平均加速度为75ga,峰值加速度为±25ga,脉冲持续时间为6±1ms。在电池的轴向和径向方向各进行三次实验。

标准:电池不起火,不爆炸、不漏液。

三、引发事故的原因

1、电芯问题:内部短路

2、PACK问题:BMS保护板失效导致过充;绝缘失效导致短路

3、外部因素:高温或者严重撞击

四、如何安全地使用锂电池?

1、必须使用锂电池专用充电器充电

2、不要在超高、低温环境及潮湿等恶劣环境下充电,并且每次充电完后要盖好锂电池充电口,避免长时间暴露在潮湿环境下,导致锂电池充电接口氧化、生锈等,影响充电效率和充电安全。

4、锂电池不要在室内充电,且充满电后及时拔掉充电插头,防止充电器和管理系统长时间处于待机状态影响电池寿命和产生其他隐患。

6、禁止超功率、超负荷使用,锂电池超功率工作时会产生高温,甚至会烧坏锂电池保护芯片,严重影响锂电池的安全性和寿命,在坡度很大的地方,最好低速行驶或脚踏助力,避免电池电流过大,影响电池安全和寿命。

7、尽量匀速行驶,避免紧急刹车,紧急刹车会产生电量快速回充至电池,瞬间的超高电流等原因都可能导致电池温度升高,严重的会烧坏锂电池甚至高温起火。

8、锂电池不要等电池电量彻底放完,这样容易导致过度放电伤害锂电池。

9、长时间不使用锂电池的时候应断开连接,及时补电,避免锂电池自放电或保护板功耗导致锂电池过放,影响锂电池寿命。

10.做好防水措施,即便现在的锂电池能防雨水,但只是短时间的防水,如果长时间处于潮湿环境或积水状态,电池通过接插口等可能会进水的,锂电池和电池管理系统以及车上的电器件一旦进水,就可能导致锂电池和系统部件的短路损坏,产生其他安全隐患。

10、保持电池仓平整:保证锂电池受力均匀,电池壳体平整,否则剧烈地碰撞可能导致电池正负极材料冲破隔膜,锂离子析出,与空气接触,甚至发生短路、温度升高,引起燃烧甚至爆炸。



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